Biomedische ingenieurs aan de Universiteit van Californië, Davis, hebben een in het laboratorium gekweekt weefsel gecreëerd dat lijkt op natuurlijk kraakbeen door het een beetje uit te rekken. het weefsel, onder spanning gegroeid maar zonder ondersteunende steiger, vertoont vergelijkbare mechanische en biochemische eigenschappen als natuurlijk kraakbeen. De resultaten worden op 12 juni gepubliceerd in het tijdschrift Natuurmaterialen .

Gewrichtskraakbeen zorgt voor een glad oppervlak voor onze gewrichten om te bewegen, maar het kan beschadigd raken door een trauma, ziekte of overmatig gebruik. Eenmaal beschadigd, het groeit niet terug en is moeilijk te vervangen. Kunstmatig kraakbeen dat in beschadigde gewrichten zou kunnen worden geïmplanteerd, zou een groot potentieel hebben om mensen te helpen hun mobiliteit terug te krijgen.

Natuurlijk kraakbeen wordt gevormd door cellen die chondrocyten worden genoemd en die aan elkaar kleven en een matrix van eiwitten en andere moleculen produceren die stollen tot kraakbeen. Bio-ingenieurs hebben geprobeerd kraakbeen te maken, en andere materialen, in het lab door cellen te laten groeien op kunstmatige steigers. Recenter, ze zijn overgestapt op "steigervrije" systemen die de natuurlijke omstandigheden beter weergeven.

Het UC Davis-team, onder leiding van professor Kyriacos Athanasiou, Afdeling Biomedische Technologie, groeiden menselijke chondrocyten in een steigervrij systeem, waardoor de cellen zichzelf kunnen assembleren en aan elkaar kunnen kleven in een speciaal ontworpen apparaat. Nadat de cellen zich hadden verzameld, ze werden gedurende meerdere dagen onder spanning gezet - licht uitgerekt -. Ze lieten vergelijkbare resultaten zien met rundercellen.

"Toen ze uitgerekt waren, ze werden stijver, " zei Jerry Hu, een onderzoeksingenieur en co-auteur van het onderzoek. "We denken dat kraakbeen sterk is in compressie, maar het onder spanning zetten heeft dramatische effecten."

Het nieuwe materiaal had een vergelijkbare samenstelling en mechanische eigenschappen als natuurlijk kraakbeen, ze vonden. Het bevat een mix van glycoproteïnen en collageen, met crosslinks tussen collageenstrengen die het materiaal stevigheid geven.

Experimenten met muizen laten zien dat het in het laboratorium gekweekte materiaal kan overleven in een fysiologische omgeving. De volgende stap, Hu zei, is om het in het laboratorium gekweekte kraakbeen in een dragend gewricht te plaatsen, om te zien of het duurzaam blijft onder stress.

"In dit uitgebreide onderzoek we hebben laten zien dat we eindelijk weefsel kunnen maken dat de trek- en drukeigenschappen heeft van natuurlijk weefsel, " zei Athanasiou. "Het kunstmatige kraakbeen dat we ontwikkelen is volledig biologisch en heeft een structuur die lijkt op echt kraakbeen. Het belangrijkste is, we geloven dat we het complexe probleem hebben opgelost om weefsels in het laboratorium te maken die sterk en stijf genoeg zijn om de extreem hoge belastingen op te nemen die worden ondervonden in gewrichten zoals de knie en heup."