„Knorpel ist ein wichtiger Bestandteil unserer Gelenke“, sagte der Hauptautor Samuel I. Stupp, MD, von Northwestern. „Wenn Knorpel beschädigt wird oder im Laufe der Zeit abgebaut wird, hat dies erhebliche Auswirkungen auf Gesundheit und Mobilität. Bei erwachsenen Menschen besitzt Knorpel jedoch keine angeborene Fähigkeit zur Heilung. Unsere neue Therapie kann diese Reparatur in Gewebe herbeiführen, das sich nicht auf natürliche Weise regeneriert, und könnte einen derzeit ungedeckten klinischen Bedarf decken.“
Die Studie testete das Material in Tiermodellen von Knorpelschäden in Kniegelenken. Diese präklinische Studie zeigt, dass:
- bereits nach 6 Monaten sind die Anzeichen der Reparatur sichtbar und deutlich;
- Das Wachstum neuer Knorpel mit natürlichen Biopolymeren (Kollagen II und Proteoglykane) verleiht den Gelenken bereits mechanische Belastbarkeit, ohne Schmerzen zu verursachen.
Welche Komponenten enthält dieses Material? Das Team verwendet ein Hybridmaterial, um menschliche Knorpelzellen zu aktivieren und die Produktion von Proteinen anzuregen, die die Gewebematrix aufbauen. Das Biomaterial besteht aus zwei Komponenten: einem bioaktiven Peptid, das an den transformierenden Wachstumsfaktor Beta-1 (TGFb-1) bindet – ein Protein, das für das Wachstum und den Erhalt des Knorpels unerlässlich ist – und modifizierter Hyaluronsäure, einem natürlichen Polysaccharid, das im Knorpel und in der schmierenden Synovialflüssigkeit der Gelenke vorkommt.
Hyaluronsäure, ein Basisbestandteil: Hyaluronsäure ist bereits ein beliebter Inhaltsstoff in Hautpflegeprodukten. Sie kommt auf natürliche Weise in vielen Geweben des menschlichen Körpers vor, unter anderem in Gelenken und im Gehirn. Schließlich ähnelt sie den natürlichen Polymeren, die im Knorpel vorkommen. Hier wurden Hyaluronsäurepartikel chemisch modifiziert, um die Selbstorganisation von Nanofasern zu Bündeln zu fördern, die die natürliche Architektur des Knorpels nachahmen. Diese Fasern ermöglichen die Entwicklung eines attraktiven Gerüsts für körpereigene Zellen, die dann das Knorpelgewebe regenerieren.
Die präklinische Studie bestätigt die Wirksamkeit des Materials bei der Förderung des Knorpelwachstums in großen Tiermodellen.
- Es wuchs nicht nur neuer Knorpel, um die Knorpeldefekte zu füllen, sondern das reparierte Gewebe wies auch eine sehr gute Qualität auf.
Die Anwendungen sind vielfältig: Das neue Material könnte in offenen oder arthroskopischen Operationen auf Gelenke aufgetragen werden. Der derzeitige Behandlungsstandard ist die Mikrofrakturchirurgie, bei der Chirurgen winzige Brüche im darunter liegenden Knochen erzeugen, um neues Knorpelwachstum anzuregen. Allerdings führt dieser Mikrofrakturierungsansatz häufig zur Bildung von Faserknorpel, was langfristige Komplikationen mit sich bringt.
