Knorpel hat so viele einzigartige Eigenschaften, dass er in einem Labor kaum nachgebildet werden kann. Amerikanische Wissenschaftler waren möglicherweise erfolgreich. Sie entwickelten ein Hydrogel, das die mechanischen Eigenschaften von echtem Knorpel besitzt. Wenn die Tests gut verlaufen, könnte diese Behandlung bei Kniearthrose in drei Jahren verfügbar werden.
Der Knorpel im Kniegelenk hat fast magische Eigenschaften. Es ist stark genug, um Ihr Gewicht zu tragen, und weich und geschmeidig genug, um die Gelenke vor Stößen zu schützen. Diese Kombination aus weich und doch stark ist im Labor schwer nachzuahmen. Forscher der Duke University in North Carolina behaupten nun, das erste Hydrogel entwickelt zu haben, das die Festigkeit, Geschmeidigkeit und Haltbarkeit des menschlichen Knorpels besitzt.
60 Prozent Wasser
Obwohl dieser Knorpel zu 60 Prozent Wasser besteht, ist er unglaublich stark. Er besteht aus wasserabsorbierenden Polymeren, die enorme Mengen an Kraft aufnehmen können, ohne im Verlauf sich abzunutzen. Das Material kann das Gewicht eines Erwachsenen leicht tragen, ohne zu reißen oder sich zu verformen. In Zukunft kann dieses Hydrogel den beschädigten Knorpel bei Menschen mit Kniearthrose ersetzen.
Zellulose-Fasern
„Wir wollten das erste Knorpel nachahmende Gel herstellen, das die mechanischen Eigenschaften von echtem Knorpel besitzt“, sagt Chemieprofessor Ben Wiley. „Dieses neue Hydrogel besteht aus zwei miteinander verflochtenen Polymere-Netzwerke. Eines besteht aus spaghettiartigen Strängen, das andere ist steifer und korbförmig. Diese werden durch ein Netzwerk aus Zellulosefasern verstärkt. Wenn das Gel während der Bewegung gedehnt wird, helfen diese Fasern, das Material zusammenzuhalten. Und wenn es zusammengedrückt wird, springt das Hydrogel wieder in seine ursprüngliche Form zurück“.
Erste Tests
„Nur die Kombination aus allen drei Komponenten ist sowohl flexibel als auch starr und daher stark“, fügt sein Kollege Ken Gall hinzu. „Es ist beim Dehnen so stark wie Knorpel“. Nach seinen Angaben, wird es noch mindestens drei Jahre dauern, bis das Hydrogel als Behandlung in Kliniken angeboten werden kann. Ein erster Sicherheitstest ist bereits durchgeführt worden. Das Material erwies sich im Labor an gezüchteten Zellen als nicht toxisch. Der nächste Schritt ist die Entwicklung eines Implantats, das an Schafen getestet werden kann.
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