Российские биофизики разработали материал для восстановления нервов

Нервные клетки восстанавливаются! Ученые из России разработали инновационный наноматериал-скаффолд для стимуляции роста нервных клеток и поддержки регенерации периферической нервной ткани.

Дмитрий ПавловАвтор Hi-Tech Mail

Сотрудники Института теоретической и экспериментальной биофизики Российской академии наук (ИТЭБ РАН) разработали новый композитный наноматериал, представляющий собой многослойные волокнистые скаффолды (каркасы) из микро- и нановолокон. Материал спроектирован таким образом, чтобы имитировать внеклеточный матрикс – природную среду, в которой растут и развиваются клетки нервной ткани. Это позволяет стимулировать направленный рост аксонов и ускорять пролиферацию шванновских клеток, которые в норме способствуют восстановлению периферических нервов после травм и воспалительных процессов. Исследование опубликовано в журнале ACS Applied Bio Materials (американское рецензируемое издание по применению биоматериалов).

Повреждения периферических нервов остаются серьезной проблемой медицины. Традиционные методы нейропластики и сшивания нередко не обеспечивают полного восстановления функции, особенно при обширных разрывах нервных стволов. В таких ситуациях восстановление трудоспособности пациентов может быть затруднено, а шанс на полноценную регенерацию ограничен.

Новизна разработки

Ученые синтезировали ряд композитных материалов, различающихся по диаметру волокон и структуре слоев, а затем изучили их влияние на рост и развитие шванновских клеток. Было установлено, что двухслойный наноматериал из волокон диаметром 60 нм и 200 нм не только стимулирует пролиферацию, но и значительно ускоряет удлинение клеточных отростков, образуя полосы, аналогичные так называемым лентам Бюнгнера, играющим клочевую роль при выборе направления роста аксонов при регенерации.

Ученые отмечают перспективность применения таких материалов в качестве «предзасеянных» матриц для клеточной терапии. Предполагается предварительно выращивать на них шванновские клетки перед трансплантацией в организм пациента при тяжелых повреждениях периферических нервов. Полученные результаты демонстрируют, что направленные волокна способны ускорять рост нервных отростков в экспериментальных ex vivo-моделях, а материалы отвечают ключевым требованиям к трансплантационным скаффолдам.

Мировые исследования в области нервной регенерации

Современные подходы к регенерации периферических нервов включают разработку искусственных проводящих каналов (nerve guidance conduits), биосовместимых с организмом и способных направлять рост аксонов в месте повреждения. Такие технологии дополняют или даже заменяют традиционные методы аутотрансплантации нервов, которые ограничены доступностью донорской ткани и могут приводить к осложнениям в зоне забора материала.

По всему миру изучаются различные типы наноматериалов для подобных целей: композитные нанофибровые структуры на основе полимеров и биоактивных компонентов оказывают благоприятное воздействие на клетки, поддерживают их пролиферацию и направленный рост, а также могут сочетаться с клеточной терапией.

В США недавно был одобрен к применению акцеллюлярный нервный аллотрансплантат (Acellular nerve allograft Avance), представляющий собой стерильный матрикс без клеток, сохраняющий трехмерную структуру естественного нерва и служащий каркасом для регенерации нервной ткани у пациентов с повреждением сенсорных или моторных нервов.

Шванновские клетки (ШК) играют особенно важную роль в процессах регенерации после повреждения нерва — они формируют так называемые ленты Бюнгнера, служащие направляющими структурами для роста новых аксонов в процессе восстановления нервного волокна. В данной работе, используя технологию послойного электроспиннинга, мы получили материалы, состоящие из высокоориентированных полимерных микро- и нановолокон, и показали, что они способствуют пролиферации и росту, а также значительному удлинению отростков ШК и формированию полосовидных структур, которые стимулируют рост аксонов in vitro. Наилучшие результаты продемонстрировали скаффолды из композитного двухслойного наноматериала, состоящего из слоев волокон с диаметрами 60 нм и 200 нм. Подложки из такого материала с предварительно выращенными ШК при контакте с органоидами спинного мозга (дорзальными корешковыми ганглиями) значительно ускоряют рост аксонов спинномозговых нервов в модели ex vivo.Ольга Антонова Старший научный сотрудник ИТЭБ РАН.

Недавно мы рассказали о двадцатилетнем эксперименте с макаками-резусами. Оказалось, что снижение калорийности питания на 30% останавливает старение мозга.

• медицина
• российские ученые

Поделиться