Weniger künstliche Gelenke: Biomaterial regt Knorpelwachstum an

Knorpelschäden gelten in der Medizin als besonders schwierig zu behandeln. Einmal zerstörtes Knorpelgewebe regeneriert sich nicht von selbst, im Gegensatz zu anderen Geweben wie Haut oder Leber. Mit fortschreitendem Alter oder durch Unfälle verliert der Knorpel seine Polsterfunktion in den Gelenken. Ohne diese Pufferung reiben die Knochen aufeinander, was zu Schmerzen und Folgeerkrankungen wie Arthrose führt. In solchen Fällen blieb bisher oft nur der Einsatz eines künstlichen Gelenks. Doch eine neue Entwicklung könnte dies in Zukunft ändern.

Biomaterial wird ins Gelenk gespritzt

Ein Forschungsteam der Northwestern University in Illinois hat ein Biomaterial entwickelt, das das Wachstum von Knorpel im Gelenk anregt. Diese Technologie könnte langfristig dazu beitragen, den Einsatz von künstlichen Gelenken zu reduzieren. Das Besondere: Das Biomaterial wird in Form einer Paste direkt in das beschädigte Gelenk injiziert. Dort bildet es eine bioaktive Struktur, die als Gerüst für die Regeneration des Knorpelgewebes dient.

Nach der Injektion transformiert sich die Paste in eine gelartige Substanz, die den Aufbau von neuem Knorpel unterstützt. Im Laufe der Zeit löst sich das Material selbstständig auf, ohne Rückstände zu hinterlassen. Die Forscher berichten, dass das Biomaterial in Tests an Schafen beeindruckende Ergebnisse lieferte: Innerhalb von sechs Monaten regenerierte sich der beschädigte Knorpel im Kniegelenk der Tiere vollständig.

So funktioniert die neue Technologie

Der Schlüssel zum Erfolg dieser Technologie liegt in ihrer Zusammensetzung. Die Paste besteht aus zwei Hauptkomponenten: einem bioaktiven Peptid und modifizierter Hyaluronsäure. Das Peptid bindet an ein Protein namens TGF-b1, das für das Wachstum und die Reparatur von Knorpelgewebe unerlässlich ist. Durch diese Bindung wird die Bildung von neuem Knorpel gezielt angeregt.

Hyaluronsäure, ein bekanntes Molekül aus der Hautpflege, wurde ausgewählt, weil sie den natürlichen Bausteinen des Knorpels ähnelt. Im Gelenk bildet diese Substanz eine faserige Struktur, die dem neuen Knorpel als Gerüst dient. Während der Regenerationsphase stützt das Biomaterial das Gelenk und bietet den neu gebildeten Zellen eine stabile Basis. Sobald der Knorpel ausreichend gewachsen ist, löst sich das Gerüst auf und hinterlässt ein vollständig regeneriertes Gelenk.

Ändert sich die Behandlung von Gelenkschäden grundsätzlich?

Das Forschungsteam ist sich sicher: Die vielversprechende Technologie hat das Potenzial, die Behandlung von Gelenkschäden grundlegend zu verändern. Das Team um Jacob Lewis und Samuel Stupp arbeitet nun daran, die Paste für den Einsatz beim Menschen weiterzuentwickeln. Besonders interessant ist dieser Ansatz für Patienten mit minimalen bis moderaten Knorpelschäden. Zukünftig könnte das Biomaterial beispielsweise bei Arthroskopien verwendet werden, um kleine Knorpeldefekte zu behandeln, bevor sie zu größeren Problemen führen.

Die bisherigen Ergebnisse lassen laut dem Forschungsteam hoffen, dass in Zukunft weniger Patienten auf den Einsatz eines künstlichen Gelenks angewiesen sein werden. Mit der Fähigkeit, hyalinen Knorpel – die widerstandsfähigste Form des Knorpelgewebes – zu regenerieren, könnte dieses Biomaterial langfristig nicht nur die Beweglichkeit verbessern, sondern auch Schmerzen reduzieren und die Lebensqualität erhöhen. Doch bevor diese Technologie in der Praxis angewendet wird, sind noch weitere Tests notwendig. Die Forschenden arbeiten intensiv daran, die Wirksamkeit und Sicherheit des Biomaterials für den menschlichen Einsatz zu überprüfen.

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