Wissenschaftler des Rochester Institute of Technology und der Cornell University haben sich zusammengetan, um die einzigartigen Eigenschaften von Knorpelgewebe zu erforschen, in der Hoffnung, die Diagnose und Behandlung von Osteoarthritis zu verbessern. Das Team veröffentlichte einen neuen Artikel in Wissenschaftler kommen voran ihre Erkenntnisse beschreiben.
Das Knorpelgewebe unserer Knie- und Ellbogengelenke ist nur wenige Millimeter dick, hält aber Belastungen bis zum 10-fachen des Körpergewichts stand und übersteht ein Leben lang einige hunderttausend Belastungszyklen mit minimalem Schaden. Aber das Gewebe regeneriert sich nicht, wenn die Menschen das Erwachsenenalter erreichen, und Knorpelschäden können eine Vorstufe von Krankheiten wie Osteoarthritis sein. Biophysikalische Modellierer am RIT und Experimentatoren am Cornell untersuchten, was mechanisch mit Knorpelgewebe auf mikroskopischer Ebene als Reaktion auf Scherung passiert, um die medizinische Bildgebung voranzutreiben.
„Das Ziel war es, einen mechanistischen biophysikalischen Rahmen zu finden, der in der Lage ist, realistische Vorhersagen über die Art der Veränderungen zu treffen, die in der Knorpelmechanik und -funktion während verschiedener Krankheitswege auftreten“, sagte Co-Hauptautorin Moumita Das des Artikels und außerordentliche Professorin am RIT Schule für Physik und Astronomie. „Dieses mathematische Modell basiert auf experimentellen Daten, sodass wir es mit nicht-invasiven Messungen wie MRTs kombinieren können. Mit einer Karte der Eigenschaften von gesundem und geschädigtem Knorpelgewebe können Ärzte Vorhersagen darüber treffen, wann eine Operation erforderlich ist, einfach aus der Bildgebung, ohne dass dies erforderlich ist invasive Eingriffe durchzuführen.“
Jonathan Michel, ein Postdoktorand am RIT, war Co-Lead-Autor der Arbeit, und Pancy Lwin, die in mathematischer Modellierung promoviert hat. Studentin aus Myanmar, war auch Co-Autorin. Cornell-Beiträge wurden von Professor Itai Cohen und Professor Lawrence Bonassar geleitet.
Der Artikel baut auf einer anderen aktuellen Studie auf, die vom RIT-Cornell-Team in veröffentlicht wurde weiches Material die untersucht, wie die Eigenschaften von Knorpel einem Bruch widerstehen und wie wir künstliche Materialien anpassen können, um diese Eigenschaften nachzuahmen.
„Wenn es um künstlich hergestellte synthetische Materialien geht, kann nichts, was bisher gefunden wurde, mit Knorpel verglichen werden“, sagte Das. „Wenn wir die Ursprünge der robusten und elastischen Eigenschaften von Knorpel verstehen, kann uns dies helfen, Gewebe zu entwerfen, um Knorpel zu ersetzen, oder andere Materialien für Anwendungen wie weiche Robotik herzustellen.“
Quelle der Geschichte:
Materialien zur Verfügung gestellt von Rochester Institut für Technologie. Original geschrieben von Luke Auburn. Hinweis: Inhalt kann für Stil und Länge bearbeitet werden.