Hladké klouzání kloubů zajišťuje společně s nitrokloubní tekutinou kloubní chrupavka. Zároveň tlumí nárazy. Ovšem pokud se opotřebí nebo poškodí, naruší se tyto její funkce. Lékaři měli zatím jen omezené možnosti náhrady kloubní chrupavky. Nově vyvinutý gel by to mohl změnit..

Chrupavka je pojivová tkáň, skládající se z chondrocytů, kolagenních a elastických vláken a mezibuněčné hmoty. Pokrývá kloubní konce kostí a umožňuje jejich snadný pohyb. Je velmi tuhá, ale i poměrně pružná a schopná vyrovnávat otřesy.

Její struktura se neustále přestavuje, díky čemuž dochází k opravě poškozené chrupavky. Pokud je však zátěž na ni kladená větší než její regenerační schopnosti, dochází k trvalému poškození chrupavky.

To se projeví snížením její výšky, někdy až na kost, což s sebou nese bolestivost. Po 40. roce věku odolnost chrupavek klesá a chrupavčitá tkáň se v namáhaném kloubu ztenčuje. Rozvíjí se artróza, degenerativní onemocnění, při kterém postupně ubývá kloubní chrupavka.

Ačkoliv se spojuje se stářím, hrozí i mladým lidem, a to kvůli přetěžování kloubů při sportu. Nemoc se zpočátku projevuje bolestí v postiženém kloubu, nejčastěji v kolenou a kyčlích, po zátěži, postupně i při pohybu a později také v klidu.

Při opotřebení chrupavky hrozí artróza

Při delším sezení nebo odpočinku klouby zatuhnou a pomalu se rozhýbávají, začnou otékat a deformovat se. Zároveň se zhorší rozsah pohybu postiženého kloubu a jeho funkce. Chránit chrupavku a zachovat ji co nejdéle funkční pomáhají například injekce kyseliny hyaluronové, přípravky s chondroitinem sulfátem nebo glukosaminem sulfátem, případně kolagen.

Posléze se přistupuje k transplantaci nebo aplikaci bioimplantátů, které mají nahradit poškozenou chrupavku, ale žádný z nich není stejně kvalitní jako přirozená kloubní chrupavka.

Ta má totiž unikátní vlastnosti. Pokud je na ni tlak rychlý a dočasný, zůstává elastická a kluzná. Naopak, při dlouhém, statickém tlaku se chrupavka chová jako guma. Na vytvoření gelu, který by byl schopen napodobit tyto unikátní vlastnosti lidské chrupavky se zaměřili kanadští a čínští vědci působící na University of British Columbia.

Jeden z hlavních autorů studie, Hongbin Li, profesor na Katedře chemie UBC k tomu říká: „Oprava kloubní chrupavky představuje důležitou lékařskou výzvu, protože přirozeně řečeno, sama se neopravuje.“.

Unikátní vlastnosti kloubní chrupavky

Chrupavka musí být tuhá a zároveň pružná. Jak uvádí ve své studii, zveřejněné v časopise Nature, profesor Li a jeho tým zvolili nový přístup k vyztužení proteinového gelu, aniž by obětovali jeho tuhost, a to fyzickým propletením řetězců proteinu, který tvoří základní síť gelu.

Linglan Fu, který se na výzkumu podílel, to vysvětluje: „Tyto zapletené řetězy se mohou pohybovat, což jim umožňuje rozptýlit energii, například náraz při skákání. Fungují jako tlumiče na kole.“.

Díky tomu byl výsledný gel super houževnatý, dokázal odolat i krájení skalpelem. Jeho schopnost odolávat tlaku pak patřila k nejvyšším dosaženým s jakýmkoliv podobným gelem. Po stlačení byl navíc schopen rychle obnovit svůj původní tvar, stejně jako skutečná chrupavka.

U králíků, který byl tento gel implantován, byly pozorovány výrazné známky opravy kloubní chrupavky 12 týdnů po implantaci, zároveň u nich nedošlo k jeho odmítnutí imunitním systémem zvířat. Podle vědců je ještě potřeba další testování gelu na zvířatech, než bude možné přistoupit k jeho testování na lidech, do budoucna by však mohl představovat adekvátní náhradu ubývající kloubní chrupavky u lidí.