ЛИМЕРИК: Новый синтетический материал, созданный в Ирландском университете Лимерика, показал большие перспективы в лечении повреждений спинного мозга.
Новое исследование Бернальского института UL, опубликованное в всемирно известном журнале Biomaterials Research, позволило добиться значительных успехов в области заживления тканей спинного мозга.
По словам исследователей, новые гибридные биоматериалы, разработанные в UL в форме наночастиц и основанные на существующей практике в области тканевой инженерии, были успешно синтезированы для обеспечения восстановления и регенерации после травмы спинного мозга.
Команда UL под руководством профессора Мориса Н. Коллинза, доцента инженерной школы UL, и ведущего автора Александры Серафин, кандидата наук UL, использовала новый тип каркасного материала и уникальный новый электропроводящий полимерный композит для стимулирования роста новых тканей. и поколение, которое могло бы улучшить лечение травм спинного мозга.
«Травма спинного мозга остается одной из самых изнурительных травм, которые человек может получить в течение жизни, затрагивая все аспекты жизни человека», — пояснил профессор Коллинз. «Изнурительное расстройство приводит к параличу ниже уровня травмы, и только в США ежегодные расходы на лечение пациентов с травмой спинного мозга составляют 9,7 миллиарда долларов США.
Поскольку в настоящее время нет широко доступного лечения, непрерывные исследования в этой области имеют решающее значение для поиска лекарства, улучшающего качество жизни пациента, при этом область исследований обращается к тканевой инженерии для новых стратегий лечения.
«Область тканевой инженерии направлена на решение глобальной проблемы нехватки донорских органов и тканей, в которой появилось новое направление в виде проводящих биоматериалов.
Электрическая стимуляция воздействует на клетки в организме, особенно на клетки проводящей природы, такие как сердечные или нервные клетки», — пояснил профессор Коллинз. улучшенный рост и пролиферация клеток, когда клетки подвергаются воздействию проводящего каркаса.
«Повышение проводимости биоматериалов для разработки таких стратегий лечения обычно сосредоточено на добавлении проводящих компонентов, таких как углеродные нанотрубки или проводящие полимеры, такие как PEDOT: PSS, который представляет собой коммерчески доступный проводящий полимер, который до сих пор использовался в области тканевой инженерии. », — объяснила ведущий автор Александра Серафин, кандидат наук в Бернале и на факультете науки и техники UL.
«К сожалению, при использовании полимера PEDOT: PSS в биомедицинских целях сохраняются серьезные ограничения.
Полимер основан на компоненте PSS, который позволяет ему растворяться в воде, но когда этот материал имплантируется в организм, он демонстрирует плохую биосовместимость.
«Это означает, что при воздействии этого полимера у организма возникают потенциальные токсические или иммунологические реакции, которые не идеальны для уже поврежденной ткани, которую мы пытаемся регенерировать. Это серьезно ограничивает возможности успешного включения компонентов гидрогеля для создания проводящих каркасов. ” она добавила.
В исследовании были разработаны новые наночастицы PEDOT (NP), чтобы преодолеть это ограничение.
Синтез проводящих PEDOT NP позволяет проводить индивидуальную модификацию поверхности NPS для достижения желаемого клеточного ответа и увеличения вариабельности компонентов гидрогеля, которые могут быть включены, без обязательного присутствия PSS для растворимости в воде.
В этой работе гибридные биоматериалы, состоящие из желатина и иммуномодулирующей гиалуроновой кислоты, материала, который профессор Коллинз разрабатывал в течение многих лет в UL, были объединены с разработанными новыми PEDOT NP для создания биосовместимых электропроводящих каркасов для целенаправленного восстановления после повреждения спинного мозга.
Было проведено полное исследование структуры, свойств и функциональных взаимосвязей этих точно разработанных каркасов для оптимизации работы в месте повреждения, включая исследование in vivo с моделями повреждения спинного мозга крыс, которое было проведено г-жой Серафин во время программы Фулбрайта. исследовательский обмен с факультетом неврологии Калифорнийского университета в Сан-Диего, который был партнером проекта.
«Введение НЧ PEDOT в биоматериал повысило электропроводность образцов.
Кроме того, механические свойства имплантированных материалов должны имитировать интересующую ткань в стратегиях тканевой инженерии, а разработанные каркасы PEDOT NP соответствуют механическим характеристикам нативного спинного мозга», — пояснили исследователи.
Биологический ответ на разработанные каркасы PEDOT NP изучали со стволовыми клетками in vitro и на животных моделях повреждения спинного мозга in vivo. Они сообщили, что наблюдалось отличное прикрепление и рост стволовых клеток на каркасах.
Согласно исследованию, тестирование показало большую миграцию клеток аксонов к месту повреждения спинного мозга, в которое был имплантирован каркас PEDOT NP, а также более низкий уровень рубцевания и воспаления, чем в модели повреждения без каркаса.
Эти результаты показывают потенциал этих материалов для восстановления спинного мозга, говорят исследователи. «Воздействие, которое травма спинного мозга оказывает на жизнь пациента, является не только физической, но и психологической, поскольку она может серьезно повлиять на психическое здоровье пациента, что приводит к увеличению случаев депрессии, стресса или беспокойства», — пояснила г-жа Серафин.
«Таким образом, лечение травм позвоночника не только позволит пациенту снова ходить или двигаться, но и позволит ему жить полной жизнью, что делает такие проекты, как этот, жизненно важными для исследовательского и медицинского сообщества.
Кроме того, общее социальное воздействие обеспечения эффективного лечения травм спинного мозга снизит расходы на здравоохранение, связанные с лечением пациентов. «Эти результаты открывают перед пациентами обнадеживающие перспективы, и планируется проведение дальнейших исследований в этой области.
«Исследования показали, что порог возбудимости двигательных нейронов на дистальном конце повреждения спинного мозга, как правило, выше. Будущий проект позволит дополнительно улучшить конструкцию каркаса и создать градиенты проводимости в каркасе с увеличением проводимости к дистальному концу. повреждения, чтобы еще больше стимулировать нейроны к регенерации», — добавила она.
