3D-nyomtatott meniszkusz hidrogél

A Bioactive Materials folyóiratban jelent meg a Perelman School of Medicine (University of Pennsylvania) kutatóinak cikke, amelyben egy 3D nyomtatott, tehénmeniszkusz alapú hidrogél alkalmazását vizsgálták a meniszkusz sérüléseinek kezelésében.

A meniszkusz szakadása gyakori térdsérülés, amely a korlátozott gyógyászati lehetőségek miatt régóta frusztrálja a betegeket és az orvosokat. A meniszkusz egy összetett struktúra, amely a térdben kritikus fontosságú lengéscsillapítóként szolgál, és ezzel a betegek különböző igényeire szabható kezeléssel a kutatók úgy vélik, hogy talán jobb megoldást találtak, függetlenül attól, hogy a sérülés a meniszkusz melyik részén következik be.

”Olyan hidrogélt fejlesztettünk ki, amely a beteg életkorához és a sérült szövet merevségi követelményeihez alakítható, ami azért fontos, mert a meniszkusznak különböző biokémiai és biomechanikai tulajdonságai vannak, amelyek a szövetben való elhelyezkedéstől függően változóak” - mondta a tanulmány első szerzője, Su Chin Heo. “A jelenlegi kezelések, beleértve a graft-alapú módszereket is, nem képesek teljes mértékben rekonstruálni ezeket az összetett különbségeket, ami sajnos nem megfelelő eredményekhez vezet.”

A hidrogélek rugalmas, vízfelvevő anyagok, amelyek általában olyan mindennapi termékekben találhatók meg, mint a kontaktlencsék és a babapelenkák. A kutatók egy speciális, szabályozható merevségű decellularizált extracelluláris mátrix (DEM) alapú hidrogél rendszert fejlesztettek ki, amelyet heterogén, zóna-függő meniszkusz-sérülések precíziós helyreállítására terveztek. Első lépésben a kilökődés megelőzése érdekében a kutatók eltávolították a sejtes összetevőket a tehénből származó meniszkusz szövetből, miközben megőrizték annak szerkezeti vázát. Ez a „decellularizációs” folyamat csökkenti az immunreakciók kockázatát a beültetéskor, így a kezelés biztonságosabbá és hatékonyabbá válik. A DEM hidrogélek szintézisével különböző sejtválaszokat azonosítottak, és a hidrogélekben többféle fibrokondrogén termelését váltották ki, majd metakrilált hialuronsav (MeHA) beépítésével tovább finomították a DEM-alapú hidrogélek mechanikai tulajdonságait és alkalmazhatóságát. A DEM-MeHA kombináció lehetővé teszi a merevség pontos beállítását, a sejtdifferenciálódás szabályozását és a natív szöveti környezet kiváló minőségű utánzását. A preklinikai in vivo vizsgálatok megerősítették a hidrogélek biokompatibilitását és a natív meniszkuszszövetekkel való integrálhatóságukat. A fejlett 3D nyomtatási technikák lehetővé teszik a pontos méretre készült hibrid hidrogélek előállítását gyártását, utánozva a meniszkuszszövet zonális merevségi jellemzőit, fokozva ezzel integrálhatóságát.

“Állatkísérleteinkben azt láttuk, hogy a hidrogél jól integrálódik a környező szövetekkel, ami a betegek számára teljesebb gyógyulást biztosíthat” - fejtette ki a tanulmány társszerzője, Se-Hwan Lee. “Ez az eddigieknél pontosabban illeszthető, biológiailag integrálható megoldás, amelyről úgy gondoljuk, hogy felülmúlhatja a jelenleg rendelkezésre álló kezeléseket.”

A kutatócsoport most lép át a kisemlősökön végzett vizsgálatokról a nagyobb állati modellszervezetekre.

“Első célunk a kisebb lokalizált meniszkusz-szakadások kezelése lesz” - nyilatkozta Heo. “Amint itt sikerrel járunk, úgy vélem, kiterjeszthetjük a módszert a meniszkusz összetettebb sérüléseinek kezelésére is.”

Írásunk az alábbi közlemények alapján készült:

Meniscus injuries may soon be treated by customizable hydrogel

Precision repair of zone-specific meniscal injuries using a tunable extracellular matrix-based hydrogel system

Irodalmi hivatkozás:

Se-Hwan Lee et al, Precision repair of zone-specific meniscal injuries using a tunable extracellular matrix-based hydrogel system, Bioactive Materials (2025). DOI: 10.1016/j.bioactmat.2025.02.013