Matériaux glissants pour lubrifier les articulations inspirés de la nature


Matériaux glissants pour lubrifier les articulations inspirés de la nature

Pendant un certain temps, les scientifiques savaient que le liquide synovial dans les articulations contient une substance naturelle qui les aide à les garder bien lubrifiés. Maintenant, en imitant ses propriétés, les ingénieurs de l'Université Johns Hopkins à Baltimore, MD, espèrent développer un nouveau matériau qui offre une lubrification durable dans les articulations artificielles et d'autres points spécifiques dans le corps où les surfaces se déplacent l'une contre l'autre.

"Ce que j'aime à propos de ce concept, c'est que nous imitons des fonctions naturelles perdues à l'aide de matériaux synthétiques", explique le professeur Elisseeff.

L'équipe écrit sur le nouveau matériel, et le potentiel qu'il offre, dans le journal Matériaux de la nature . En plus d'aider à soulager les douleurs articulaires, d'autres domaines d'utilisation possibles permettent de rendre les lentilles cornéennes plus confortables.

La molécule qu'ils enquêtent s'appelle acide hyaluronique (HA), qui existe sous plusieurs formes dans le corps où la lubrification est nécessaire.

Une forme d'HA réduit l'inflammation et protège les cellules des dommages métaboliques. Dans le corps, HA est lié aux surfaces qu'il protège par une protéine. La recherche montre que dans les genoux endommagés, malades et vieillissants, les hanches, les épaules et les coudes, cette protéine ne peut plus contenir l'HA.

La viscosupplementation est un traitement populaire pour les articulations douloureuses et consiste à injecter de l'HA dans l'articulation douloureuse. Cependant, si la cause de la douleur est le manque de protéines qui aide à lier l'HA à la surface affectée, il ne présente pas d'avantages durables. Le HA injecté est bientôt éliminé par les processus de nettoyage naturels du corps.

La «poignée chimique» contient HA en place

Ainsi, dirigé par Jennifer H. Elisseeff, professeur à l'Institut Wilmer Eye de Johns Hopkins, l'équipe a cherché à trouver un moyen de maintenir HA en place. Ils ont trouvé leur réponse dans des molécules connues sous le nom de peptides de liaison HA (HABpeps).

Les scientifiques ont utilisé HABpep comme une "poignée chimique" pour attacher HA sur des surfaces naturelles et artificielles à l'aide d'une autre molécule synthétique, le polyéthylène glycol.

Dans le laboratoire, ils ont testé le nouveau matériau dans les tissus cultivés et les tissus de la surface des articulations et des yeux chez les animaux vivants. Ils ont constaté que le HA lié ne se lave pas facilement, et il a réduit le frottement aussi bien que lorsque les tissus ont été immergés dans un bain de HA:

"Les surfaces tissulaires traitées avec le système de liaison au HA présentaient des valeurs de lubrification plus élevées, et in vivo ont pu conserver l'HA dans l'articulation et lier les surfaces des tissus oculaires", note-t-elle.

HABpep maintient HA en place 12 fois plus longtemps

Dans un autre ensemble d'expériences, ils ont également testé un HABpep conçu pour attacher au cartilage. Ils ont injecté les genoux de rats d'abord avec un HABpep, puis avec un HA, et ont constaté que l'HA est restée en place 12 fois plus longtemps que chez les rats qui n'ont reçu que des injections de HA sans HABpep.

L'équipe suggère que cela montre que HABpeps peut être un complément utile à la fixation de viscosité en aidant l'HA à rester en place plus longtemps. Ils concluent également:

Les stratégies à médiation par les biomatériaux qui se lient localement et concentrent l'HA peuvent apporter des avantages physiques et biologiques lorsqu'ils sont utilisés pour traiter le dysfonctionnement lubrifiant des tissus et pour enrober les dispositifs médicaux.

Bien que ce soit un peu avant qu'un tel matériel ne soit prêt à être utilisé chez les humains, l'équipe souligne que le leur est un autre exemple de la nature qui a inspiré la solution à un problème médical.

Le professeur Elisseeff, également des départements de l'ingénierie biomédicale de Johns Hopkins et de Science et ingénierie des matériaux, déclare:

"Ce que j'aime à propos de ce concept, c'est que nous imitons des fonctions naturelles qui se perdent à l'aide de matériaux synthétiques".

Pendant ce mois, en novembre 2013, Medical-Diag.com A appris comment une autre équipe de chercheurs - également inspirée de la nature - raffine le corail de mer pour une utilisation dans les greffes osseuses.

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