Dieses von Python inspirierte Gerät könnte Rotatorenmanschettenoperationen effektiver machen.

Jedes Jahr erleiden 2 Millionen Menschen in den Vereinigten Staaten Rotatorenmanschettenverletzungen - aber nur 600.000 erhalten chirurgische Fixes. Ein neues, von Python inspiriertes Gerät könnte diese Lücke schließen.

Rotatorenmanschettenoperationen haben Misserfolgsraten zwischen 20 und 94 Prozent. Aufgrund der Wahrscheinlichkeit eines erneuten Einrisses entscheiden sich Ärzte manchmal gegen einen Eingriff. Aber ein medizinisches Instrument, das nach den Fangzähnen von Pythons modelliert wurde, könnte die chirurgische Reparaturstärke verdoppeln und einen erneuten Einriss verhindern, wenn es zusammen mit Standardnähten verwendet wird, berichten Forscher in der Ausgabe vom 28. Juni in Science Advances.

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"Ein Gerät wie dieses ist viel eleganter als das, was sie jetzt benutzen", sagt Eric Nauman, ein Biomediziningenieur an der University of Cincinnati, der nicht an der Studie beteiligt war. "Alles, was Sie der Schulter im Moment Gutes tun können, ist ein Gewinn."

Ein Schaden an der Rotatorenmanschette - einer Gruppe von Muskeln und Sehnen um die Schulter herum - kann Risse und Entzündungen umfassen, die zu Schmerzen und eingeschränkter Funktion führen. Chirurgische Reparaturen sollen eine gerissene Sehne reparieren, oft indem sie sie am Kopf des Oberarmknochens wieder befestigen. Aber Nähte, die nur an wenigen Stellen verankert sind, können die bereits fragile Sehne erneut einreißen.

Der Biomediziningenieur Stavros Thomopoulos und Kollegen haben ein Gerät entworfen, um dieses Problem zu lösen. Mit einem Array von kleinen, spitzen Zähnen, die sich an die Sehne und den Knochen klammern, verteilt das Gerät die Kraft und verringert die Belastung auf jeden Teil des beschädigten Gewebes. Die Inspiration für das Gerät stammt aus der Natur. Im Gegensatz zu den Zähnen eines Hais - die scharfkantige Dreiecke sind, die zum Schneiden gedacht sind - sind die Fangzähne einer Python nach innen gebogen, um tiefer zu graben, wenn ein Tier kämpft. "Das war so etwas wie ein Geistesblitz", sagt Thomopoulos von der Columbia University.

Das Team verwendete zunächst Berechnungen und Computersimulationen, um Größe und Geometrie der Zähne zu optimieren. Mit 3D-Druck erstellten die Forscher Zähne und Zahnreihen, bevor sie Platzierung und Griffigkeit optimierten. In Zusammenarbeit mit Chirurgen testete das Team Iterationen der "Zähne" an Leichen, indem sie eine Schulter nur mit Nähten und die andere mit Nähten und dem Gerät fixierten.

"Wir haben die Stärke mechanisch getestet, die das Gerät dazu beitrug, diese Konstruktion zusammenzuhalten," sagt Iden Kurtaliaj, ein Bioingenieur an der Icahn School of Medicine am Mount Sinai in New York City. Die Forscher stellten fest, dass Schultern mit ihrem Gerät die doppelte Haltekraft hatten im Vergleich zu denen ohne.

Vor dem Fortschreiten zum klinischen Einsatz muss das Design an lebenden Tieren getestet werden, um Langzeitfunktion und Sicherheit zu beweisen, sagt Ghanashyam Acharya, ein Biomedizinforscher am Baylor College of Medicine in Houston. Während sich der Körper heilt, könnte das Material sich zersetzen oder die Sehne verletzen. Dennoch zeigt die neue Studie nach Ansicht von Acharya einen "starken theoretischen Ansatz", der sie als einen "bedeutsamen und innovativen ersten Schritt" in Richtung effektiverer Rotatorenmanschettenoperationen kennzeichnet.

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I. Kurtaliaj et al. Python-Zahn-inspiriertes Befestigungsgerät für verbesserte Rotatorenmanschettenreparatur. Science Advances. Bd. 10, 28. Juni 2024. doi: 10.1126/sciadv.adl5270.

Claire Yuan ist die AAAS Mass Media Fellow 2024 bei Science News. Sie ist Studentin an der Harvard University und studiert Chemie & Physik sowie Wissenschaftsgeschichte.

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