Американские ученые разработали революционную технологию лечения травм плечевого сустава

Разрыв вращательной манжеты плеча является довольно серьезной травмой. Она характеризуется ограниченной функцией плечевого сустава и часто сопровождается подвывихом головки плечевой кости. Недавно ученые из университета Коннектикута разработали экспериментальную сетку, которая благодаря крошечным частицам графена может предотвратить подобные повреждения.

По данным Американской академии хирургов-ортопедов, только в США почти два миллиона человек ежегодно обращаются к врачам из-за травм вращательной манжеты. Depositphotos

При типичной травме вращательной манжеты происходит частичный или полный разрыв одного или нескольких сухожилий, соединяющих мышцы плеча с головкой плечевой кости (самая верхняя часть плечевой кости). В особо тяжёлых ситуациях сухожилие можно восстановить хирургическим путём. Однако, по словам доктора Катона Лоренсина из Университета Коннектикута, такие процедуры часто являются лишь краткосрочными решениями.

"Настоящая проблема заключается в том, что мышца дегенерирует и накапливает жир", - рассказывает он. При разрыве мышца сокращается, и организм накапливает жир в этой области. А когда сухожилие хирургическим путем прикрепляется к плечевой кости, ослабленная мышечная ткань не справляется с обычными нагрузками и часто травмируется повторно".

Учитывая эту проблему, Лоренсин в сотрудничестве с аспирантом Никоо Шемшаки и коллегами разработали терапевтическую сетку, которую можно было бы хирургически вживить в поврежденную мышцу сразу после получения травмы.

Полученная в результате электропроводящая сетка состоит из упорядоченных нановолокон поли-L-молочной кислоты (PLLA), пронизанных графеновыми нанопластинками. PLLA - это биосовместимый, биоразлагаемый полимер, который уже давно используется в медицине и является мощным коллагеностимулятором, в то время как графен - это очень плотный, высокопроводящий материал, образованный слоем атомов углерода толщиной в один атом.

Исследователи выращивали мышечную ткань на образцах графеновой матрицы в чашках Петри. Оказалось, что сетка стимулировала рост миотрубок (клетки-предшественники мышечных волокон) и препятствовала образованию жира. Более того, когда сетка была помещена в атрофированные мышцы плеча крыс с хроническими травмами вращательной манжеты, произошло полное восстановление мышечной ткани без участия жировых клеток.

Исследование проводилось  под руководством д-ра Катона Лоренсина. University of Connecticut

Доктор Лоренсин считает, что таких результатов удалось достичь именно благодаря наночастицам графена. Графен стимулировал увеличение уровня внутриклеточного кальция (играющего ключевую роль в ускорении темпов роста мышечных клеток) в миотрубках, , а также ингибировал адипогенез (образование жира) в стволовых клетках-предшественниках.

"Это настоящий прорыв в терапии повреждений вращательной манжеты", - считает Лоренсин. "Новая методика решает главную проблему: дегенерацию мышечной ткани и накопление жира".

Сейчас ученые планируют провести испытания на более крупных животных моделях. Результаты данного эксперимента были изложены в статье, которая недавно была зарегистрирована в медицинском издании Proceedings of the National Academy of Sciences.

Источники: University of Connecticut, Journal Proceedings of the National Academy of Sciences.
1. (https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2208106119)
2. (https://today.uconn.edu/2022/08/advanced-materials-may-solve-vexing-repeated-shoulder-injuries/#)