治疗背痛?科学家们在山羊身上测试生物合成圆盘
在人体的所有部分中，脊柱中骨骼之间的螺纹矮小盘代表了大自然设计的更显着壮大之一。
由胶原蛋白的坚韧，橡胶胶环组成，它们用我们采取的每一步压缩。他们扭曲了。他们弯曲。在一生的磨损和撕裂中，他们尽管没有内部血液供应，它们尽管没有内部血液供应，它们补充了它们的支持性基质。
“这是一个奇迹的工程奇迹，”作为宾夕法尼亚大学的生物医学工程师，罗伯特L. Mauck说，有追诺。
自然而然，马克和一支同事团队试图在实验室重新创造它。
这是因为大自然的设计，虽然令人印象深刻的坚固，但不会永远持续下去。随着年龄的增长，几乎每个人的椎间盘都会退化到一定程度，在某些情况下会引起严重的疼痛。华盛顿大学健康指标与评估研究所(Institute for Health Metrics and Evaluation)称，腰痛是2017年世界上导致残疾的首要原因。在严重的情况下，患者诉诸椎体融合在一起，但他们失去了灵活性，往往不满意的结果。三分之一的人回来做重复手术。
2018年底，宾夕法尼亚大学的研究团队发表了一项前景光明的研究，他们希望这是一个更好的选择:用合成材料和活细胞的组合制成替换光盘。
到目前为止，研究人员只植入了大鼠和山羊的椎间盘，但它们似乎表现得很像真实的东西，临床领导者的临床领导者。
“这是一种生活结构，”史密斯说。
结果对其他研究人员留下了深刻的印象，这些研究人员正在努力在同一挑战中，其中包括康奈尔大学生物医学工程教授的劳伦斯J.Bonassar。
Bonassar说:“显然，还有更多的工作要做，但显然这些结果是令人鼓舞的。”他的团队已经成功地在狗体内植入了一种不同类型的椎间盘。
Penn团队花了十几年的时间才做到这一点，并积累了大量不同的专业知识。除了工程师和骨科医生，这个小组还包括兽医托马斯·p·舍尔(Thomas P. Schaer)，他是宾夕法尼亚大学新博尔顿中心(Penn's New Bolton Center)的研究主任，他和史密斯一起在山羊脖子上植入实验性椎间盘。
大多数研究作者也与费城的Crescenz VA Medical Center附属，例如生物医学工程师Sarah Gullbrand，该研究的主要作者，以及他们的一些资金来自美国退伍军人事务部。这是因为军队的成员遭受尤其高的椎间盘退变和背部疼痛，无论是来自战斗伤害还是经营大型机械，马克说。
巴士和卡车司机也可能处于更高的椎间盘退变风险，因为吸烟者可能是因为吸烟危害血管，因此圆盘，在许多其他身体部位中。
当椎间盘破裂或塌陷时，疼痛会以多种方式出现，尽管原因并不总是清楚。
在脊柱的每一对椎骨之间都有一个坚硬的橡胶盘，作为关节的缓冲，使其能够活动。几乎每个人的椎间盘都会随着年龄的增长而退化，在某些情况下会引起严重的疼痛。宾夕法尼亚大学的研究人员正在山羊身上测试置换圆盘。它们是由可生物降解材料和活细胞制成的。
附近的神经可以被压缩，导致疼痛击落腿部 - 一种称为坐骨神经痛的病症。如果失败的光盘位于颈部，类似的疼痛可以在臂上行驶。
不太明确的是斯博特·佩恩医学院的副教授史密斯表示如何引起椎间盘突变。一些痛苦可能是一种警告信号：身体试图限制运动，使受伤的背部可以愈合。炎症化学品和肿胀可以发挥作用。
在某些情况下，椎间盘破裂或疝气，腰痛持续多年。但在别人里，几个月后它会消失，尽管他们的MRIS可能看起来类似于那些保持痛苦痛苦的患者。大多数老年人带有退化盘的老年人根本不会遇到痛苦。
“我可以拥有60岁的人，他们在骨头上有骨头，他们没有任何痛苦，”史密斯说。
（在其他情况下，背疼纯粹是一种肌肉疾病，可能会缓解休息，然后进行运动。）
对于那些患有椎间盘相关的疼痛的人来说，一种选择是融合的，外科医生去除损坏的椎间盘并在椎骨之间插入一块骨头。解压缩神经，但关节不能再移动，因此在它上方和下方的椎骨可能会有更多的压力。
另一种选择是由金属和塑料制成的更换阀瓣。这种方法比脊柱融合术有更多的活动空间，但它们会逐渐磨损，最终脱落小颗粒的碎片——这可能会引发炎症等免疫反应。康奈尔大学的伯纳萨尔说，与外科医生用金属和塑料设备替代的其他关节(如臀部)不同，脊柱是一个不那么宽容的环境。充满液体的髋关节能够更好地清除一些塑料和金属碎片。
“在脊柱中，所有这些粒子都没有地方，”他说。
这就是为什么潘团队使用可生物降解的材料使其更换光盘:模拟collagen-based sugarlike合成凝胶果冻里面自然盘,和高科技聚合物层的模拟类型的胶原蛋白构成真正的盘的外环。这种聚合物是通过一种叫做静电纺丝的工艺制成的，即用电从喷嘴中抽出纤维丝。
此外，就像自然界的设计一样，宾夕法尼亚大学研究小组的置换椎间盘“植入”了活干细胞，随着时间的推移，这些干细胞会产生胶原蛋白，在合成材料降解时替代它们。
“从长远来看，它是我们投入的细胞正在保持这种生活组织，”马克说。
关于脊椎的圆盘的东西似乎激发了与食物的比较。医生常常比那样对果冻甜甜圈，尽管他们很竞争。
描述了替换光盘，宾馆队伍坚持烹饪主题。Gullbrand用手制作每个人，将聚合物的外层缠绕在糖般的凝胶的内核周围的十几次。
“她几乎都像你一样包裹着肉桂面包，”马克说。
完成的光盘首先是稍微挤压的，然后在其细胞产生胶原蛋白的几周内变得更加僵硬。
“起初就像厚厚的Jell-O，”玛克在实验室巡回演出中说。
在它变得更加僵硬之后？
“也许像扇贝？”Gullbrand提供。
“这是完美的，”马克说。“它开始像Jell-O一样，最终就像扇贝一样。”
山羊颈部的圆盘表现出很好的两个月，他们的进展情况发生了。作者在他们的研究中报道，这些动物保留了它们正常的运动范围和圆盘抵抗压缩，如天然光盘。下一步包括将盘植入更多的山羊，这将遵循两年，并植入兔子的下背部的圆盘。
在史密斯可以将替代品植入他的人类患者将是几年。如果它有效，人们会在保持灵活性的同时取消疼痛。也许外科医生和他的同事会到达为什么有些人遭受痛苦，其他人没有。
“后退疼痛有点像普遍的寒冷，“史密斯说。”每个人都有它。我们知道如何对待它。但我们仍然试图陷入根本原因。就基本科学而言，我们还有很长的路要走。“
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