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罗切斯特理工大学

RIT科学家开发生物物理模型促进诊断及治疗关节疾病

RIT(罗切斯特理工大学)与康奈尔大学的科学家们正联手探索软骨组织的独特特性,希望能改善骨关节炎的诊断和治疗。合作团队在《Science Advances》上发表了一篇新论文,概述了他们的发现。


我们膝关节和肘关节的软骨组织只有几毫米厚,却可以承受高达体重 10 倍的负载,并能承受数十万次负载循环,而其损耗在人的一生中算是很小的一种。可惜的是,一旦成年,组织就不会再生,而软骨损伤可能是骨关节炎等疾病的前兆。


RIT 的生物物理学建模师和康奈尔大学的实验人员检测软骨组织在微观水平上响应剪切而发生的机械变化,帮助推动医学成像的发展。


“我们的目标是找到适用的机械生物物理学框架,可对各种在关节疾病病程中的实际变化做出合理的预测。”RIT物理和天文学学院副教授、该论文的共同高级作者Moumita Das说,“这个数学模型以实验数据为依据,因此我们可以将其与 MRI 等无创测量相结合。借助健康和受损软骨组织的特性图,医生可以仅通过成像来预测何时需要进行手术干预,而无需进行侵入性手术。”


该论文建立在RIT-Cornell 团队最近在 Soft Matter上发表的另一项研究的基础上,该研究着眼于软骨的特性如何抵抗断裂,以及我们如何调整人造材料来模仿这些特性。


“就人造合成材料而言,迄今为止我们还想象不出有什么东西可以与软骨相比。”Das说。“如果我们能够了解软骨坚固和弹性特性的起源,则可以帮助我们设计软骨替代组织或制造机器材料等应用。”


目前全世界关节炎患者有3.55亿人。在亚洲地区,每六个人中就有一人在一生的某个阶段患上关节炎。希望通过科技的发展,人类能尽快摆脱关节疾病!