Op het gebied van de regeneratieve geneeskunde is het creëren van kunstmatige pezen die bestand zijn tegen de veeleisende mechanische omgeving van het menselijk lichaam een ​​aanzienlijke uitdaging geweest. Hydrogels zijn vanwege hun biocompatibiliteit en afstembare eigenschappen naar voren gekomen als veelbelovende materialen voor het vervaardigen van kunstmatige pezen. Conventionele hydrogels missen echter vaak de noodzakelijke sterkte en duurzaamheid die nodig zijn voor langdurige functionaliteit in vivo.

Om dit probleem aan te pakken heeft een onderzoeksteam onder leiding van Dr. Yuan Chen van de Hefei Institutes of Physical Science, Chinese Academy of Sciences, in samenwerking met collega's van Southeast University en de University of Queensland, een strategie ontwikkeld om de mechanische eigenschappen en duurzaamheid te verbeteren van hydrogels voor kunstmatige peestoepassingen. Hun bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Materials Today Bio.

De onderzoekers gebruikten een hydrogelsysteem met dubbel netwerk op basis van poly(ethyleenglycol) (PEG) en poly(acrylzuur) (PAA). Het PEG-netwerk zorgde voor elasticiteit, terwijl het PAA-netwerk voor taaiheid en sterkte zorgde. Door de samenstelling en de verknopingsomstandigheden te optimaliseren, bereikten ze een synergetisch effect dat de mechanische prestaties van de hydrogels aanzienlijk verbeterde.

Om de duurzaamheid verder te verbeteren, introduceerde het team een ​​dynamisch covalent verknopingsmechanisme met behulp van Diels-Alder-chemie. Deze aanpak maakte omkeerbare bindingsvorming en -uitwisseling binnen het hydrogelnetwerk mogelijk, waardoor zelfgenezing en aanpassingsvermogen aan mechanische spanning mogelijk werd.

De onderzoekers testten de prestaties van hun hydrogels in vitro en in vivo. Trekproeven toonden aan dat de taaie hydrogels met dubbel netwerk een hoge sterkte en rekbaarheid vertoonden, vergelijkbaar met natuurlijke pezen. Bovendien toonden in vivo implantatiestudies bij ratten een uitstekende biocompatibiliteit en langetermijnfunctionaliteit van de kunstmatige pezen aan.

Dr. Chen benadrukt het belang van hun werk:"Onze studie biedt een veelbelovende aanpak voor het vervaardigen van duurzame kunstmatige pezen met behulp van stevige hydrogels met dubbel netwerk en dynamische covalente verknoping. Dergelijke materialen hebben een groot potentieel voor klinische toepassingen bij peesreparatie en -reconstructie, en bieden nieuwe mogelijkheden voor de behandeling van peesblessures."