Искусственные суставные хрящи из гидрогеля могут стать прорывом в ортопедии

Ученые из университета Дьюка (США) разработали гидрогель, который имитирует структуру ткани человеческого хряща. По заверению разработчиков, этот материал значительно облегчит восстановление коленного сустава, так как с помощью 3D-печати хирурги получат возможность создать искусственный суставной хрящ, идеально совпадающий с суставом каждого отдельного колена.

Таким образом, хирурги смогут легко заменить разбитые мениски и восстановить нормальные функции коленного сустава. Как известно, повреждение менисков сильно усложняет жизнь пациентов: осложняет обычную ходьбу, причиняет сильную боль и вызывает риск развития артрита. С течением жизни мениски стираются от трения в суставе и при достижении зрелого возраста перестают восстанавливаться, требуя замены. Однако нынешние импланты не обладают необходимой силой сопротивления и упругостью реального хряща, а значит, не могут полностью восстановить работу сустава. Проблема усложняется тем, что мениск состоит из двух взаимодополняющих слоев – жесткого срединного и мягкого внешнего слоя, что делает невозможным создание импланта на основе только одного материала.

Для решения этой проблемы ученые сочетали две разновидности гидрогеля – упругий и мягкий. Это позволило получить материал, близко имитирующий хрящевую ткань. Кроме того, разработчики добавили наночастицы глины, что сделало гидрогель текучим при нагрузке и быстро твердеющим в состоянии покоя.

С помощью компьютерной томографии (КТ) или магнитно-резонансной томографии (МРТ) врачи определяют, как именно должен выглядеть имплант, и посылают эту информацию на 3D-принтер, который самостоятельно печатает мениск идеальной формы.

Новые мениски могут воспроизводиться в большом масштабе, стоимость каждого импланта – около 300 долларов, срок печати нового мениска – не более одного дня. Таким образом, дорогая и проблематичная операция по восстановлению коленного сустава в скором времени перейдет в разряд дешевых рутинных процессов. По словам исследователей, распечатать мениск, воссоздающий форму и механические свойства хряща, сможет любой пациент.

Новая методика исправления суставных повреждений пока находится на стадии исследования, однако, судя по демонстрационным моделям, этот способ «ремонта» суставов может стать прорывом в ортопедии. Ученые намерены продолжить исследования и разработать материал, который полностью воссоздаст свойства человеческой ткани и позволит навсегда избавляться от старческих проблем связанных с артритом, и последствий травм, обычных для профессионального спорта.