软骨植入的锻炼

无论是在足球场上摔倒，还是与咖啡桌看似无害的碰撞，膝盖软骨的轻微损伤都可能造成严重后果。在最坏的情况下，这个弱点会导致严重的关节炎，人工膝盖是唯一的希望。但是，如果及早发现问题，可以通过修补来防止进一步恶化。博士生Meike Kleuskens开发了一种“训练装置”来测试这种软骨植入物在相当大的压力下的表现。

你的膝盖要承受很多。即使是温和的行走对象膝盖压缩，拉伸，剪切。所以灵活的软骨Meike Kleuskens解释说，在膝关节有一个巧妙的结构。“由于软骨中弹性胶原纤维的独特弯曲，力均匀地分布在整个组织中。这是我们目前的植入体无法模拟的。”

即使是相对轻微的软骨损伤也会破坏这种力的分布，导致膝关节其他部位的组织损伤。然后软骨开始磨损，最终甚至周围的骨骼也会受损。“在某种程度上，整个关节必须被人工膝盖取代，”克鲁肯斯说。“但那是大手术，你不想做超过一次的手术。”然而，不幸的是，人工膝盖只能使用15到20年。因此，尽可能地推迟手术是明智的，特别是考虑到人们的寿命越来越长。

越来越多的组织

这就解释了为什么要进行修复的方法组织损伤全世界都在急切地寻求，以防止它以后产生如此毁灭性的影响。由于目前还没有具有正确性能的合成植入物，希望寄托在组织工程上。这包括从人体自身细胞(在这种情况下是软骨细胞)中生长出新的组织碎片，由合成的但可生物降解的框架(或“基质”)支撑。这种培养可以在实验室里进行，也可以在体内进行;一旦植入物就位，随着基质逐渐腐烂，组织在其中自然发育。

由于膝盖必须能够承受如此巨大的力量，情况变得更加复杂。经验表明，当假体不能与周围组织充分融合时，手术效果往往很差。而且，这需要几个月的时间植入物克鲁肯斯解释说，可以说是“完全长大”，实际上可以承受这些力量。

因此，在生物医学工程系骨科生物力学组的博士项目中，她研究了最有利于种植植入物并将其整合到现有软骨中的环境。她的研究基于直径为1厘米的骨盘上的圆柱形软骨“塞”。

但不幸的是，软骨细胞并不总是像你期望的那样。这位来自Venlo的博士候选人告诉我们，在培养皿中以常规方式培养的细胞往往会产生错误类型的胶原蛋白。“这就是这些植入物通常不成功的原因，尤其是在老年患者中。”相反，骨科生物力学的研究小组在含有基质材料的细胞培养瓶中成功地制造出了三维组织。这些所谓的类器官直径约为0.25毫米，然后她将其植入软骨栓中。

克鲁肯斯所使用的软骨细胞取自患者的膝盖。换句话说，是来自某人受损关节的软骨，通常是老年人。问题是，这是否是培养重要软骨组织的正确来源材料。

“因此，我将我们的培养结果与UMC乌得勒支软骨细胞的结果进行了比较，这些细胞取自更年轻、健康的人。我发现这种组织和病人组织没有区别，所以这个选择似乎不错。此外，这种材料供应充足，否则就会被浪费掉。”

按摩

为了使情况尽可能真实，她设计了一种方法，将含有新植入物的插头暴露在强大的力量下。她与该部门的子公司LifeTec Group BV一起开发了一种类似于训练装置的设备，通过一对头部光滑抛光的活塞(如图所示)为插头提供按摩。“这个设备使我们能够模拟一个人走路。”整整一个月，因为这是需要的时间软骨细胞在新的环境中开始形成胶原蛋白基质。

克鲁肯斯相信，这种训练设备和开发出来的培养技术是一种很好的方法，可以在实验动物出现之前在实验室里测试各种各样的东西。“这种工作方式可以加速植入物的开发，并限制使用的测试动物的数量。”在这个复杂的研究领域，还有很多东西有待发现。就她个人而言，她宁愿在工业界找一份工作，但她希望有人能取代她在骨科生物力学的位置。“我已经写了一份详细的手册，所以现在即使是学生也应该能够继续这项工作。”