「前沿」世界首款水凝胶“人工软骨”将在明年进行临床试验

互推小编 2023-05-23

美国杜克大学研究组表示，成功开发出比人的实际软骨强度更高、耐磨性（磨损性）高3倍、耐久性优秀的世界首款基于hydrogel的“人工软骨”。由水凝胶制成的植入物“人工软骨”（软骨替代品）由医疗器械生产公司“斯巴达生物医学”制造，正在对羊进行动物试验。因此，预计从明年开始将进行新的生物植入物“人工软骨”的临床试验。

美国杜克大学研究组开发出了比人的实际软骨强得多、耐久性更高的“人工软骨”（软骨替代品）。

研究组此次推出的生物材料水凝胶，其强度比几年前开发的早期水凝胶高得多，特别是耐久性强得多。水凝胶由吸收水分的聚合物（聚合物）制成。水凝胶是一种亲水聚合物材料，通过吸水膨胀，具有较高的生物亲和力，并且根据外部环境的变化膨胀或收缩，如温度、氢离子浓度（pH）。

该研究的主要作者、杜克大学本杰明·威利教授（化学工程）表示：“如果按照计划进行，最早将于明年4月开始以人为对象的临床试验。”在临床试验中，膝盖软骨被磨损或受损的患者将验证有效性和安全性。威利教授与肯·加尔教授（机械工程和材料科学）一起领导了这项研究。据研究组说，骨关节炎引起的膝关节疼痛是随着年龄的增长导致软骨磨损引起的。这是一种非常常见的疾病，影响全球约8.67亿人（大约每6人中就有1人）。然而，这些患者试图采取各种治疗，如服用止痛药，接受物理治疗，注射类固醇，但很难治愈。因此，许多患者仍然患有膝关节疼痛。

研究组曾向学界报告说，2020年成功制造出每走一次就能支撑2~3倍体重的膝盖软骨的氢凝胶。研究组用多层薄纤维素纤维和聚合物（聚乙烯醇）制成了水凝胶。纤维素纤维的作用类似于人软骨（天然软骨）的胶原纤维，当拉伸时，它增加水凝胶的强度。另外，聚乙烯醇有助于恢复原状。因此，60%的材料，如凝胶（凝胶）的水分，这是非常高强度的，同时有弹性。研究组在实验室制作的以水凝胶为基础的“人工软骨”比人软骨的张力强26%，压缩力强66%。七架大钢琴可以与钥匙扣上相媲美。

但是，为了将水凝胶用作生物植入材料，需要提高耐久性等，需要进行许多改进。研究组没有冷冻和解冻水凝胶，而是利用称为退火（退火）的热处理，诱导在聚合物网络中制造出更多的晶体（晶体）。通过提高晶体的含量，冷冻-解冻方法的张力是其张力的5倍，压缩力是最终产物的2倍以上。此外，热处理还解决了通过增加强度固定在连接处并定位到位的问题。另外，将水凝胶粘在钛基上并固定后，按压水凝胶，将其固定在软骨受损的孔中。结果，可以比骨头上的人软骨固定68%。研究组运用了人软骨柔软、滑滑、靠垫等特性，提高了耐磨性。

据研究组说，人软骨是耐用的，但一旦受损，由于没有血管，愈合能力有很大的限制。在美国，骨关节炎已成为比100年前更常见的疾病。如果保存治疗失败，就要接受手术。外科医生一直使用这种方法，如去除松散的软骨，钻孔，或移植捐赠者的健康软骨，以刺激软骨的新生长。然而，所有这些方法都需要几个月的康复，有些会随着时间的推移而失败。

作为最后的手段，完全更换膝盖是减轻疼痛的方法。然而，人工关节也不是永久性的，需要再次进行更换手术。因此，如果经过临床试验，“人工软骨”获得美国食品和药物管理局（FDA）的上市批准，有望给许多膝关节关节炎患者带来巨大的希望。患者可以只更换软骨，而不改变整个膝关节，恢复健康。

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