Tai yra kiekvienas geriausias sportininko košmaras: priekinis kryžminio raiščio sužalojimas. TU/E tyrėja Janne Spierlings sukūrė naują kryžiaus raiščių transplantato protokolą, kuris turėtų sumažinti komplikacijas. Birželio 23 d., Pirmadienį, ji gynė disertaciją Biomedicinos inžinerijos departamente.
Už kiekvieną jos pristatymą Ph.D. Kandidatas „Spierings“ cituoja naujausią pavyzdį iš geriausių sportininkų, turinčių kryžiuočių raiščių sužalojimus, sąrašo.
„Praėjusį kartą tai buvo pagrindinis Miuncheno„ Bayern “žaidėjas Alphonso Daviesas. Kanados profesionalus futbolininkas šį pavasarį sugrįžo iš tarptautinių rungtynių su nacionaline komanda: suplėšytas ACL dešiniajame kelyje ir ne mažiau kaip šešis mėnesius. Jis šventė„ Bayern “lygos titulą ant ramentų.”
Priekinis kryžminio raiščio (ACL) yra kelio sąnario centre ir suteikia stabilumą keliui. ACL apsaugo nuo apatinės kojos per toli, palyginti su viršutine koja. Iš esmės ACL vaidina svarbų stabilizuojantį vaidmenį, ypač sukimo judesių metu ar staigūs krypties pokyčiai.
Įtrūkimas ar pop
Būtent todėl tiek daug (profesionalių) futbolininkų, ledo ritulio žaidėjų ir rankinio žaidėjų patiria šios sausgyslės sužalojimus, aiškina „Spierlings“.
„Greitas sukimo ir pjovimo judesiai uždeda daug jėgos ant kelio sąnario. Jei tos jėgos taps per didelės, kryžiuočio raištis gali ašaroti”. Tai atsitinka akimirksniu, pabrėžia ji. „Maždaug per 45 milisekundes yra įtrūkimas ar popsas, po kurio seka skausmas”.
Kadangi sausgyslės ir raiščiai turi ribotą kraujotaką – mažiau tiekia maistines medžiagas ir lėtesnis atliekų pašalinimas – pertvarkymas dažnai užtrunka ilgai. ACL sužalojimo atveju kryžminio raištis dažnai chirurginiu būdu pakeičiamas nauja sausgysle, kuri paprastai gaunama iš paties paciento pakaušio ar patellar sausgyslės. Vėliau ši sausgyslė turi prisitaikyti prie savo, kaip naujo kryžiaus raištelio, vaidmens pertvarkant. Ilgas procesas, ir nėra garantijos, kad kelio sąnarys vėl galės patirti visą svorį.
Deja, ACL rekonstrukcijos dažnai būna su daugybe komplikacijų, sako „Spierlings“.
„Po rekonstravimo žymiai sumažėja transplantato stiprumas, padidindamas ACL pergyvenimo tikimybę. Beveik pusei pacientų išsivysto ankstyvas osteoartritas. Tai yra kažkas, ką jūs esate linkęs bendrauti su pagyvenusiais žmonėmis, tačiau čia dažniausiai tai daro įtaką labai jauniems žmonėms.”
Judėjimo modeliavimas
Naudodamas „paprastą“ kompiuterinį modelį, „Spierings“ bandė nustatyti šio ankstyvojo osteoartrito priežastį.
„Mes norėjome ištirti transplantato mechanines savybes atskirai: kas nutinka, kai pablogėja jo stiprumas? Tai sukelia du judesius, susijusius su ACL, todėl padidėja judėjimas visam keliui.”
Modeliavime „Spierlings“ pamatė, kad tai turi pasekmių dėl pagrindinės kremzlės kontaktinio slėgio. Dėl to padaryta žala gali sukelti osteoartrito atsiradimą.
Taigi, „Spierings“ atkreipė dėmesį į tai, kad trūksta stiprumo. Ji sukūrė protokolą, skirtą decellularized – „Bare“ – spygliui.
„Naujajame ACL yra įvairių rūšių ląstelės, kurios suteikia stiprumą. Bet kai sausgyslės gabalas trumpam pašalinamas iš kūno, kad būtų sulankstytas pagal dydį”, šios ląstelės miršta. Kai tai atsitiks, jos išskiria signalinius baltymus, kurie gali sukelti imuninę reakciją. Imuninės ląstelės pradeda suskaidyti audinį kaip maži Pac-vyrai, kurie gali sukelti papildomą pažeidimą ir praradimą. „
Tempimas ir pratęsimas
Bendradarbiaudamas su „Maxima“ medicinos centru, „Spierlings“ sugebėjo panaudoti likusius kryžminio raiščių transplantatų dalis, kad optimizuotų skalbimo protokolą ir ištirtų jo poveikį. Šiam tikslui ji taip pat naudojo bioreaktorių, kad galėtų dinamiškai auginti sausgysles.
Tai pasirodė sėkminga. „Anksčiau šią mašiną sukūrėme su neįtikėtinu įrangos ir prototipų centro pagalba. Dvylika sausgyslių dabar gali būti auginama tuo pačiu metu, o jos yra nuolat ištemptos ir pratęstos. Ačiū, kad šis modelis reikalingas mažiau bandymų su gyvūnais, norint pagerinti ACL skiepijimą. Labai teigiamas vystymasis, kuris įgauna trauką TU/E.”
Nuplauti skiepai pasirodė esąs geras substratas, skirtas naujoms ląstelėms pritvirtinti ir augti. Savo auginimo modelyje „Spierings“ net pastebėjo pirmuosius vadinamųjų ląstelių infiltracijos požymius. Tai yra perspektyvūs pradiniai rezultatai, tačiau klinikinis pritaikymas vis dar yra ilgas, ji perspėja. „Mes praleidžiame dvi dienas plaudami skiepijimus, kad jie būtų defeliuliarizuojami. Tai, žinoma, reikia padaryti daug greičiau.”
Mažiau ramentų, daugiau jėgų
Dabar „Spierings“ taip pat gali imituoti pirmąsias kelias savaites po ACL operacijos bioreaktoriuje. Ji jau atliko kelis bandomuosius eksperimentus, kad išmatuotų, kurios signalizacijos medžiagos išsiskiria mirštančiomis ląstelėmis.
Tai gali būti naudojama tiriant, kaip šios medžiagos galėtų sukelti pooperacines komplikacijas, o jos kolegos sutelks dėmesį į biomarkerio ieškant individualizuotos reabilitacijos. Memfis Depay, Estavana Polmann ir Alphonso Daviesas iš to nebegali naudotis. Tačiau visiems būsimiems ACL sergantiems pacientams „Spierings“ tikisi, kad plikos transplantatai galiausiai sukels „mažiau ramentų ir daugiau jėgų“.