Адгезивные гидрогели при остеоартрозе: от дизайна к применению

Jun 09, 2023

Военно-медицинские исследования, том 10, номер статьи: 4 (2023 г.) Цитировать эту статью

3579 Доступов

2 цитаты

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Остеоартрит (ОА) — наиболее распространенный тип дегенеративного заболевания суставов, которым страдают 7% населения планеты и более 500 миллионов человек во всем мире. Одним из направлений исследований является разработка гидрогелей для лечения ОА, которые действуют либо как функциональные основы тканевой инженерии, либо как средства доставки функциональных добавок. Оба подхода решают большую задачу: обеспечение стабильной интеграции таких систем доставки или имплантатов. Адгезивные гидрогели обеспечивают возможные решения этой проблемы. Однако лишь немногие исследования описывают текущие достижения в использовании адгезивного гидрогеля для лечения ОА. В этом обзоре обобщены широко используемые гидрогели, их механизмы адгезии и компоненты. Кроме того, учитывая, что ОА является сложным заболеванием, включающим различные биологические механизмы, также представлены биоактивные терапевтические стратегии. Представляя адгезивные гидрогели на междисциплинарной основе, включая как области химии, так и биологии, этот обзор попытается дать всестороннее представление о разработке новых биоадгезивных систем для терапии ОА.

Остеоартрит (ОА) — наиболее распространенный тип дегенеративного заболевания суставов, которым страдают 7% населения планеты и более 500 миллионов человек во всем мире [1,2,3]. Число людей, страдающих ОА, продолжает расти из-за увеличения продолжительности жизни [4]. За последние три десятилетия число людей, страдающих ОА, выросло на 48%. Это делает его 15-й по значимости причиной инвалидности в мире, что приводит к высоким расходам для пациентов и системы здравоохранения. Статистика особенно тревожна для женщин, некоторых расовых и этнических групп, а также для лиц с более низким социально-экономическим статусом [5]. Помимо рекомендаций по умеренным физическим нагрузкам и здоровому питанию, современные клинические терапевтические процедуры варьируются от перорального введения лекарств и внутрисуставных инъекций до хирургического вмешательства. Внутрисуставные инъекции в основном включают местное введение функциональных компонентов, таких как дексаметазон (DEX), факторы роста или смазки [6,7,8]. Однако пероральный прием препаратов вызывает системную токсичность для желудочно-кишечной и сердечно-сосудистой систем [3]. Внутрисуставное введение функциональных компонентов также имеет ограниченную эффективность из-за их быстрого выведения и легкости перемещения в другие места за счет движения сустава [9, 10]. Когда ОА вызывает дефекты хряща, пациенты с большей вероятностью подвергаются хирургическим вмешательствам, включая микроперелом, трансплантацию клеток и трансплантацию тканей [11, 12]. Однако эти хирургические процедуры сопровождаются такими проблемами, как ограниченное количество доноров, низкая хондрогенная эффективность и плохая интеграция с окружающей хрящевой тканью [13].

Гидрогели представляют собой сшитые полимерные сети с высоким содержанием воды и могут быть изготовлены для моделирования физико-химических свойств хрящевой ткани [14]. Эти подходы открывают новые возможности для исследований в области регенерации хряща [15]. Существует два передовых направления в лечении ОА на основе гидрогеля [15, 16]. Первый — использование тканевых каркасных имплантатов на основе гидрогеля для регенерации хрящевой ткани, что входит в область тканевой инженерии [17,18,19]. Второй — разработать системы на основе гидрогеля для доставки функциональных добавок к поврежденному хрящу и поддержания стабильности этих активных ингредиентов в месте повреждения в течение длительного времени. Обе стратегии направлены на содействие регенерации тканей с помощью различных механизмов. Однако перед ними стоят серьезные задачи: добиться стабильной интеграции этих систем доставки или соответствующей имплантации в место повреждения [12]. Вновь сформированный хрящ, окружающий каркас, не будет иметь стабильности без адекватного соединения и, следовательно, не сможет интегрироваться с тканью хозяина. Это может привести к нарушению функций синовиальных суставов при циклическом сжимающем и сдвиговом напряжении [20, 21]. Кроме того, это также приводит к фиброзу между имплантатом-хозяином и хрящом, вызывая неспособность неохряща интегрироваться с нативным хрящом [22]. Более того, границы раздела между гидрогелевыми системами и ранами легко разделяются. В результате функциональные добавки не остаются стабильными на объекте, что снижает их эффективность.