uingizwaji wa gegedu ya goti 8 16
Gegedu mpya ya goti iliyotengenezwa na maabara ina nguvu kwa 26% kuliko gegedu asili katika mvutano, kitu kama kusimamisha piano kuu saba kutoka kwa ufunguo wa ufunguo, na 66% yenye nguvu katika mgandamizo—ambayo itakuwa kama kuegesha gari kwenye stempu ya posta. (Mikopo: Daniel Thiele/Unsplash)

Kibadala kipya cha goti chenye gel kina nguvu na kinadumu zaidi kuliko kitu halisi, kulingana na utafiti mpya.

Dawa za kupunguza maumivu, tiba ya mwili, sindano za steroid—baadhi ya watu wamejaribu yote na bado wanashughulika na maumivu ya goti.

Mara nyingi maumivu ya goti hutoka kwa uchakavu unaoendelea wa cartilage inayojulikana kama osteoarthritis, ambayo huathiri karibu mtu mmoja kati ya watu wazima sita-watu milioni 867-ulimwenguni kote. Kwa wale ambao wanataka kuzuia kuchukua nafasi ya goti lote, gegedu mpya hivi karibuni inaweza kusaidia wagonjwa kurudi kwa miguu haraka, bila maumivu, na kubaki hivyo.

Kama ilivyoripotiwa katika jarida Vifaa vya kazi vya hali ya juu, upimaji wa kimitambo unaonyesha kwamba hidrojeli—nyenzo iliyotengenezwa kwa polima zinazofyonza maji—inaweza kushinikizwa na kuvutwa kwa nguvu zaidi kuliko gegedu asilia, na inastahimili kuchakaa mara tatu zaidi.


innerself subscribe mchoro


Vipandikizi vilivyotengenezwa kwa nyenzo hiyo kwa sasa vinatengenezwa na Sparta Biomedical na kupimwa kwa kondoo. Watafiti wanajiandaa kuanza majaribio ya kliniki kwa wanadamu mwaka ujao.

"Ikiwa kila kitu kitaenda kulingana na mpango, jaribio la kliniki linapaswa kuanza mara tu Aprili 2023," anasema Benjamin Wiley, profesa wa kemia katika Chuo Kikuu cha Duke ambaye aliongoza utafiti huo pamoja na Ken Gall, profesa wa uhandisi wa mitambo na sayansi ya vifaa.

Cartilage ya asili ya goti

Ili kutengeneza nyenzo hii, timu ilichukua karatasi nyembamba za nyuzi za selulosi na kuziingiza kwa polima inayoitwa pombe ya polyvinyl - goo yenye viscous inayojumuisha minyororo ya minyororo ya molekuli zinazorudia-kuunda gel.

Nyuzi za selulosi hufanya kama nyuzi za collagen katika cartilage ya asili, Wiley anasema-huipa gel nguvu wakati wa kunyoosha. Pombe ya polyvinyl husaidia kurejesha sura yake ya asili. Matokeo yake ni nyenzo kama Jello, 60% ya maji, ambayo ni supple lakini yenye nguvu ya kushangaza.

Cartilage ya asili inaweza kustahimili paundi 5,800 hadi 8,500 kwa kila inchi ya kuvuta na kupiga, mtawalia, kabla ya kufikia kiwango chake cha kuvunjika. Toleo la maabara ni hydrogel ya kwanza ambayo inaweza kushughulikia hata zaidi. Ina nguvu kwa 26% kuliko gegedu asili katika mvutano, kitu kama kusimamisha piano kuu saba kutoka kwa pete ya ufunguo, na 66% ina nguvu katika mgandamizo—ambayo itakuwa kama kuegesha gari kwenye stempu ya posta.

"Ni kweli nje ya chati katika suala la nguvu hydrogel," Wiley anasema.

Timu tayari imetengeneza hydrogel na mali ya kushangaza. Mnamo 2020, waliripoti kwamba walikuwa wameunda hydrogel ya kwanza nguvu ya kutosha kwa magoti, ambayo huhisi nguvu ya uzito wa mwili mara mbili hadi tatu kwa kila hatua.

Kuweka jeli kwa matumizi ya vitendo kama uingizwaji wa cartilage, hata hivyo, iliwasilisha changamoto za ziada za muundo. Moja ilikuwa kufikia mipaka ya juu ya nguvu ya cartilage. Shughuli kama vile kurukaruka, kupaa, au kupanda ngazi huweka shinikizo la Megapaska 10 kwenye gegedu kwenye goti, au takriban pauni 1,400 kwa kila inchi ya mraba. Lakini tishu inaweza kuchukua hadi mara nne kuliko kabla ya kuvunjika. "Tulijua kuna nafasi ya kuboresha," Wiley anasema.

Vipandikizi vya goti havidumu milele

Hapo awali, watafiti waliojaribu kuunda hidrojeni zenye nguvu zaidi walitumia mchakato wa kufungia-yeyusha kutengeneza fuwele ndani ya gel, ambayo hutoa maji na kusaidia kushikilia minyororo ya polima pamoja. Katika utafiti huo mpya, badala ya kufungia na kuyeyusha hydrogel, watafiti walitumia matibabu ya joto inayoitwa annealing ili kushawishi fuwele zaidi kuunda ndani ya mtandao wa polima.

Kwa kuongeza yaliyomo kwenye fuwele, watafiti waliweza kutoa gel ambayo inaweza kuhimili mafadhaiko mara tano kutoka kwa kuvuta na karibu mara mbili ya kufinya kwa kulinganisha na njia za kufungia. Uimara ulioboreshwa wa jeli iliyoangaziwa pia ulisaidia kutatua changamoto ya pili ya muundo: kuifunga kwa kiungo na kuifanya ibaki sawa.

Cartilage huunda safu nyembamba inayofunika ncha za mifupa ili zisisagane. Tafiti za awali hazijaweza kuambatisha haidrojeli moja kwa moja kwenye mfupa au gegedu zenye nguvu za kutosha ili kuzizuia kukatika au kuteleza. Kwa hivyo timu ya Duke ilikuja na mbinu tofauti.

Njia yao ya kushikamana inahusisha kuweka saruji na kushikilia hydrogel kwa a titanium msingi. Kisha hii inashinikizwa na kutiwa nanga ndani ya shimo ambalo cartilage iliyoharibiwa ilikuwa. Uchunguzi unaonyesha muundo unakaa ukiwa umefungwa kwa 68% zaidi kuliko gegedu asili kwenye mfupa.

"Wasiwasi mwingine wa vipandikizi vya goti ni kuvaa kwa muda, upandikizaji wenyewe na cartilage inayopingana," Wiley anasema.

'Mabadiliko makubwa katika matibabu'

Watafiti wengine wamejaribu kubadilisha gegedu iliyoharibika na kuweka vipandikizi vya goti vilivyotengenezwa kwa chuma au polyethilini, lakini kwa sababu nyenzo hizi ni ngumu kuliko gegedu zinaweza kuuma dhidi ya sehemu zingine za goti.

Katika vipimo vya uvaaji, watafiti walichukua gegedu bandia na gegedu asilia na kuzisokota dhidi ya kila mmoja mara milioni, kwa shinikizo sawa na lile ambalo goti hupata wakati wa kutembea.

Kwa kutumia mbinu ya hali ya juu ya kuchanganua X-ray inayoitwa micro-computed tomography (micro-CT), wanasayansi waligundua kuwa uso wa toleo lao lililoundwa na maabara ulishikilia bora mara tatu kuliko kitu halisi. Hata hivyo, kwa sababu haidrojeni huiga hali nyororo, ya kuteleza, ya mto ya gegedu halisi, hulinda nyuso zingine za viungo kutokana na msuguano zinapoteleza dhidi ya kipandikizi.

Cartilage ya asili ni vitu vya kudumu sana. Lakini ikishaharibiwa, ina uwezo mdogo wa kupona kwa sababu haina mishipa ya damu, Wiley anasema.

Nchini Marekani, osteoarthritis ni mara mbili ya kawaida leo kuliko ilivyokuwa karne iliyopita. Upasuaji ni chaguo wakati matibabu ya kihafidhina yanashindwa. Kwa miongo kadhaa madaktari wa upasuaji wamebuni mbinu kadhaa zisizo vamizi, kama vile kuondoa gegedu iliyolegea, au kutengeneza mashimo ili kuchochea ukuaji mpya, au kupandikiza gegedu yenye afya kutoka kwa wafadhili. Lakini njia hizi zote zinahitaji miezi ya rehab, na asilimia fulani yao hushindwa kwa muda.

Kwa ujumla inachukuliwa kuwa mapumziko ya mwisho, uingizwaji wa jumla wa goti ni njia iliyothibitishwa ya kupunguza maumivu. Lakini viungo vya bandia havidumu milele, pia. Hasa kwa wagonjwa wachanga ambao wanataka kuzuia upasuaji mkubwa kwa kifaa ambacho kitahitaji tu kubadilishwa tena chini ya mstari, Wiley anasema, "hakuna chaguo nzuri sana huko nje."

"Nadhani hii itakuwa mabadiliko makubwa katika matibabu kwa watu katika hatua hii," Wiley anasema.

Sparta Biomedical na Kituo cha Vifaa vya Pamoja vya Ala katika Chuo Kikuu cha Duke kilifadhili kazi hiyo. Wiley na Gall ni wanahisa katika Sparta Biomedical.

chanzo: Chuo Kikuu cha Duke

Vitabu kuhusiana:

Mwili Huweka Alama: Akili ya Ubongo na Mwili katika Uponyaji wa Kiwewe

na Bessel van der Kolk

Kitabu hiki kinachunguza uhusiano kati ya kiwewe na afya ya mwili na akili, kikitoa maarifa na mikakati ya uponyaji na kupona.

Bofya kwa maelezo zaidi au kuagiza

Pumzi: Sayansi Mpya ya Sanaa Iliyopotea

na James Nestor

Kitabu hiki kinachunguza sayansi na mazoezi ya kupumua, kutoa maarifa na mbinu za kuboresha afya ya mwili na akili.

Bofya kwa maelezo zaidi au kuagiza

Kitendawili cha Mimea: Hatari Zilizofichwa katika Vyakula "Zenye Afya" vinavyosababisha Ugonjwa na Kuongezeka kwa Uzito.

na Steven R. Gundry

Kitabu hiki kinachunguza uhusiano kati ya lishe, afya na magonjwa, na kutoa maarifa na mikakati ya kuboresha afya na siha kwa ujumla.

Bofya kwa maelezo zaidi au kuagiza

Kanuni ya Kinga: Mtazamo Mpya wa Afya Halisi na Kupambana na Kuzeeka Kubwa

na Joel Greene

Kitabu hiki kinatoa mtazamo mpya kuhusu afya na kinga, kikizingatia kanuni za epijenetiki na kutoa maarifa na mikakati ya kuboresha afya na kuzeeka.

Bofya kwa maelezo zaidi au kuagiza

Mwongozo Kamili wa Kufunga: Uponye Mwili Wako Kupitia Mfungo wa Mara kwa Mara, Siku Mbadala, na Kufunga kwa Kurefusha.

na Dk. Jason Fung na Jimmy Moore

Kitabu hiki kinachunguza sayansi na mazoezi ya kutoa maarifa ya kufunga na mikakati ya kuboresha afya na siha kwa ujumla.

Bofya kwa maelezo zaidi au kuagiza