Je leest:

Polymeerschuim repareert voetbalknie

Polymeerschuim repareert voetbalknie

Auteur: | 15 januari 2006

“Je begint zo’n project natuurlijk met een gezonde naïviteit”, zegt dr. Tony van Tienen, “zo van: ik ga een meniscusprothese ontwikkelen, en als ik klaar ben kan iedereen hem gebruiken en kom ik in de krant.” De geneeskundige lacht, “dat valt natuurlijk tegen.” Toch is Van Tienen in zijn onderzoek flink opgeschoten met het ontwikkelen van een kunstmeniscus. Hij promoveerde in 2004 aan het Universitair Medisch Centrum St. Radboud in Nijmegen, .

De echte meniscus is het sinaasappelpartjesvormige stukje kraakbeen dat als schokdemper dient tussen boven- en onderbeen. “Eigenlijk heb je er in ieder been twee van, een aan de binnenkant en één aan de buitenkant”, wijst Van Tienen aan op een illustratie in zijn proefschrift.

Ongelukken, vooral de abrupte draaibewegingen in voetbal, hockey of andere veldsporten, kunnen de meniscus ernstig beschadigen: de bekende ‘voetbalknie’. Van Tienen: “de meniscus wordt dan eigenlijk door de draaiing vermalen. Er komt een scheur in.”

Doorlopen en zeker doorsporten met zo’n meniscus geeft klachten, vooral het voortdurend op slot springen van de knie doordat een afgescheurd meniscusflapje in de weg zit. Van Tienen: “Vergelijk het met een scharnier die klemt omdat er wat tussen komt.”

Tony van Tienen ontving voor zijn promotie-onderzoek subsidie uit het Open Technologieprogramma van STW, via het programma Chemie Toegepast. Dit programma werd uitgevoerd door het NWOgebied Chemische Wetenschappen. Foto: Ivar Pel

Verwijderen is geen oplossing

Voorheen was de meest toegepaste remedie het verwijderen van de meniscus, waarna de patiënt al na enkele weken prima kan lopen. Van Tienen: “Maar eind jaren zeventig kwam men erachter dat je dan op den duur ernstige kraakbeenslijtage krijgt.” De functie van schokdemper komt nu geheel voor rekening van het gewrichtskraakbeen, maar omdat de drukverdelende komvorm er niet meer is, slijt dat sneller af.

Zogauw bot op bot scharniert, komen de problemen dubbel zo hard terug. “De enige oplossing is dan een knieprothese, wat een forse operatie, en dus risico’s en kosten met zich meebrengt”, zegt Van Tienen. Daarom wordt tegenwoordig alleen het losliggende meniscusflapje verwijderd, of probeert men het te hechten. Maar dat geeft ook niet altijd optimale resultaten.

Al twintig jaar werkt de Nijmeegse onderzoeksgroep daarom aan een kunstmatige meniscus, gemaakt van een schuimachtig biologisch afbreekbaar materiaal, een ‘biopolymeer’. Door de gaatjes in het schuim kan lichaamsweefsel binnendringen en de afbrekende prothese langzaam vervangen. De onderzoeker laat twee kunstprotheses zien. “Die hecht je met deze twee voetjes vast aan het onderbeen”, wijst hij aan.

Spontane kraakbeengroei

Van ruim zestig proefhonden (ratten en muizen hebben te kleine knieën) verwijderde Van Tienen de meniscus uit de achterpoten. Bij de helft ervan bracht hij een kunstmeniscus in. Inderdaad bleken na verloop van tijd lichaamscellen door te dringen in de poriën, lieten analyses van verwijderde en in plakjes gesneden menisci zien. “Tot onze verrassing was het aanvankelijk een soort littekenweefsel, maar op den duur wordt dat omgezet in kraakbeen dat leek op de originele meniscus”, zegt de onderzoeker.

Ook verrassend maar minder gunstig was de vondst dat de honden mét meniscusprothese evenveel kraakbeenslijtage hadden als honden zonder. Later kwam Van Tienen erachter dat bij jonge honden waarvan de meniscus verwijderd was, een nieuwe meniscus teruggroeit, wat het uitblijven van verschil deels verklaarde. “De conclusie was dus: honden zijn als proefdieren misschien niet zo geschikt”, zegt Van Tienen.

Inmiddels is de medicus, die het onderzoek voortzet tijdens zijn opleiding als orthopedisch chirurg, bezig een vervolgexperiment met schapen of paarden op te zetten. “Je wilt dieren met ongeveer even grote knieën als mensen.”

Het biopolymeerschuim, dat samen met de Rijksuniversiteit Groningen ontwikkeld was, bleek wel aan de eisen te voldoen. “We werken met polymelkzuur”, legt Van Tienen uit. “Het afbraakproduct daarvan is melkzuur, dat je ook produceert als je verzuurt.”

Om een materiaal te krijgen met de juiste stijfheid, porositeit en afbreekbaarheid, werkte Van Tienen nauw samen met promovendus Ralf Heijkants van de Groningse polymeerchemiegroep. “In het begin zat ik een paar dagen per maand in de trein naar Groningen, om daar te overleggen en te kijken hoe het liep. Aanvankelijk begrijp je elkaar helemaal niet. Je praat een heel ander jargon. Geneeskundigen zijn gewend om bij de industrie te bestellen wat ze nodig hebben bij een operatie. Maar zo werkt dat natuurlijk niet als je iets nieuws moet ontwikkelen.”

Twee jaar geleden stopte Van Tienen met voetballen,wegens een beschadigde meniscus, waar hij buiten het voetbal nog weinig last van had. “Ik dacht: ik kan hem ook laten verwijderen. Maar ik weet ook dat ik in dit werk nog heel lang achter de operatietafel moet staan.” Dus koos de voetbalknie-onderzoeker de veiligste optie, zonder al te vast op zijn eigen vinding te rekenen: “Ik ben overgestapt op tennis.” Foto: Ivar Pel

Minder naïef

Van Tienen, die ook zelf met bril en handschoenen in het polymeerlab heeft gestaan, “begreep wel steeds meer wat er wel en wat niet kan.” Zo zijn bijvoorbeeld een grote stijfheid en grote poriën conflicterende eisen. “Het polymelkzuur bleek uiteindelijk te slap, er moest iets anders bij om het steviger te maken.” Maar de gevonden extra stof had weer schadelijke afbraakproducten. “Uiteindelijk hebben ze daar in Groningen iets fantastisch op gevonden. Een sterk polymeer zonder schadelijke producten”, roemt de medicus zijn collega’s.

Inmiddels is een spin-offbedrijf van de Nijmeegse groep, ORTEQ, bezig met het voorbereiden van de eerste testen in menselijke proefpersonen. Wanneer de kunstmeniscus voor patiënten beschikbaar zal zijn? “Nog zeker vijf jaar”, waarschuwt Van Tienen, inmiddels minder naïef.

Zie ook:

De artikelen in de brochure Technologisch Toptalent 2005 werden geschreven door wetenschapsjournalist Bruno van Wayenburg.

Dit artikel is een publicatie van Technologiestichting STW.
© Technologiestichting STW, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 15 januari 2006
NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.