Choroba zwyrodnieniowa jest przyczyną spadku jakości życia wielu osób, szczególnie starszych, ponieważ jej rozwój powoduje ból oraz liczne ograniczenia, w tym także niepełnosprawność. Aktualne terapie polegają przede wszystkim na leczeniu objawowym poprzez stosowanie leków przeciwbólowych i przeciwzapalnych. Naukowcy z Uniwersytetu w Connecticut wykorzystali technologię piezoelektrycznego biodegradowalnego rusztowania powstałego z nanowłókien PLLA w celu odbudowania chrząstki, co może stanowić obiecujący krok w kierunku opracowania skutecznego modelu leczenia m.in. choroby zwyrodnieniowej stawów. Nanomateriał PLLA wykazuje piezoelektryczność – pod wpływem siły lub obciążenia wytwarza niewielki impuls prądu elektrycznego. Regularny ruch stawu (taki jak podczas chodzenia) powoduje, iż PLLA generuje słabe, ale stałe pole elektryczne, które zachęca komórki do jego kolonizacji i wzrostu podczas tworzenia lub regeneracji chrząstki. Co ważne, rosnąca chrząstka jest mechanicznie wytrzymała.

Eksperyment świadczący, iż sygnały elektryczne stanowią klucz do wzrostu chrząstki, przeprowadzono na modelu zwierzęcym – królikach z defektami kostno-chrzęstnymi. Zwierzęta, którym zaaplikowano polimer poliaktydowy, wykazywały efektywniejszą regenerację chrząstki i kości podchrzęstnej. Polimer ten działa bowiem jak elektryczny stymulator niewymagający baterii, który pod wpływem siły, jaką jest ruch, generuje niewielki impuls prądu elektrycznego. Badanie testowe polegało na utworzeniu ubytków w chrząstce kolanowej królików i zasklepieniu ich za pomocą polimeru. Po miesiącu króliki były zachęcane do ruchu na bieżni – dzięki pracy fizycznej wytwarzany był prąd elektryczny. Kilka tygodni później zespół badaczy pobrał próbki tkanek ze stawów zwierząt i ocenił je pod kątem ich stanu fizycznego – wówczas zaobserwowano zregenerowaną chrząstkę, która u badanych królików uzyskała średnio 15 punktów na 18. Z kolei grupa królików, którym podawano plastry z podobnego materiału, niewytwarzającego elektryczności, uzyskała około 5. Rusztowanie polimerowe pod wpływem naprężeń mechanicznych najprawdopodobniej generuje kontrolowany ładunek piezoelektryczny, który promuje adsorpcję białek pozakomórkowych, ułatwia migrację lub rekrutację komórek, indukuje endogenny TGF-β (transformujący czynnik wzrostu beta) poprzez szlak sygnalizacji wapniowej oraz poprawia chondrogenezę i regenerację chrząstki zarówno in vitro, jak i in vivo.

Podejście polegające na połączeniu biodegradowalnych rusztowań tkankowych z kontrolowaną aktywacją mechaniczną (poprzez ćwiczenia fizyczne) może być zatem przydatne w leczeniu choroby zwyrodnieniowej stawów, a nawet w naprawie innych uszkodzonych tkanek. Chociaż konieczna jest kontynuacja badań, aby zoptymalizować mikrostrukturę i komponenty rusztowania, przeprowadzone badanie dostarcza dowodów na to, iż biodegradowalne rusztowanie z nanowłókien PLLA promuje chondrogenezę i regenerację chrząstki. Pomimo że otrzymane wyniki są obiecujące, zespół naukowców planuje obserwować leczone zwierzęta przez co najmniej rok lub dwa, aby upewnić się, że zregenerowana chrząstka charakteryzuje się trwałością. Warto byłoby również przeprowadzić podobne doświadczenie na starszych zwierzętach, ponieważ choroby stawów dotyczą głównie starszych organizmów, podczas gdy młode mają skłonność do lepszej regeneracji.