Новости и мнения

Следующее поколение: каркасы из нанотрубок воссоединяют спинальные нейроны

Трехмерная сетка из углеродных нанотрубок позволяет срезам спинного мозга крысы воссоединяться в культуре.

Техника: срезы ткани позвоночника, расположенные на расстоянии 1–2 миллиметра в культуральной чашке, могут воссоединить свои нейроны с помощью промежуточной матрицы из углеродных нанотрубок, согласно исследованию, опубликованному сегодня (15 июля) в Science Advances , Авторы сообщили, что трехмерная матрица также хорошо переносится при введении в мозг крысы.

«Важно то, что бумага впервые показывает, что трехмерный каркас из углеродных нанотрубок действительно может улучшить связь между двумя сетями в спинном мозге. , , по сравнению с двумерными нанотрубками или другими трехмерными сетями », – сказал нейробиолог Юрг Штрайт из университета Берна, Швейцария, который не принимал участия в исследовании.

Предыстория: Сразу после травмы спинного мозга «будет шрам, который будет физически блокировать любое повторное соединение [оригинальных] волокон», – объяснил нейрофизиолог Фабио Бенфенати из Итальянского технологического института в Генуе, который также не участвовал в учеба. Но исследователи полагают, что они могли бы обойти такие поражения. Идея состоит в том, чтобы побудить нейроны рядом со шрамом установить новые связи и сделать «своего рода обход». , , чтобы достичь цели », – сказал Бенефанти.

Поэтому изучаются различные подходы к стимулированию отрастания спинных нейронов. Одним из таких методов является создание каркаса между отделенными отделами позвоночника для стимулирования соединения клеток.

Лаура Баллерини из Международной школы перспективных исследований в Триесте, Италия, которая провела новое исследование, считает, что углеродные нанотрубки могут быть подходящим материалом для строительных лесов, потому что нейроны, похоже, на них растут. «Этот материал всегда оказывался чрезвычайно полезным для выращивания нейронов и улучшения их способности к повторному соединению», – сказала она The Scientist.

Это, вероятно, объясняется тем, что углеродные нанотрубки являются благоприятными для тканей и проводящими, объяснил Бенфенати. «Они могут стимулировать электрические соединения и электрическую активность в нейронах».

Действительно, команда Баллерини ранее показала, что двумерные поверхности углеродных нанотрубок способны поддерживать рост нейронов, образование синапсов и возбудимость в культуре. Однако, чтобы такой материал работал в теле, он должен быть трехмерным.

Что нового: к счастью, соавтор исследования Маурицио де Крешенци , физик из Римского университета Tor Vergata, создал именно такую ​​сетку трехмерной нанотрубки, предназначенную, среди прочего, для «очистки морской воды после разливов нефти», – сказал Баллерини.

Ballerini и его коллеги проверили трехмерную сетку на ее способность стимулировать переподключение нейронов между двумя отдельными эксплантатами ткани позвоночника в культуре. При размещении на расстоянии более 300 микрометров такие экспланты редко могут самостоятельно восстанавливаться, объяснил Баллерини.

В действительности, как выяснили ученые, менее 30 процентов пар контрольных эксплантатов восстановили электрическую связь. Но когда каркас из углеродных нанотрубок был помещен между срезами, более 90 процентов пар эксплантатов воссоединились.

Без эшафот нейроны, появляющиеся из эксплантов, были организованы в толстые пучки. С другой стороны, с эшафотом нейроны росли более случайным образом, следуя лабиринтной сети нанотрубок.

По словам Бенфенати, трехмерная структура кажется важной, потому что «плотность соединений будет увеличена, и, следовательно, потенциал регенерации и прочность связей с другими нервными клетками будут улучшены». По сути, трехмерная сетка, кажется, увеличивается вероятность того, что нейроны могут найти партнеров, сказал он.

Исследователи показали, что контрольные трехмерные строительные леса, изготовленные из биосовместимого, но непроводящего полимера, не улучшают повторное соединение.

Будущее: если сетка из углеродных нанотрубок будет использоваться в клинике, организм должен ее переносить. Поэтому Баллерини и его коллеги протестировали материал на живых крысах. Они имплантировали сетки в коры головного мозга взрослых крыс и осматривали животных четыре недели спустя. По словам Баллерини, нейроны и микроглия выросли в сетку, и воспаление тканей было минимальным.

Это был важный «первый шаг, чтобы показать, что была некоторая биосовместимость», сказала исследователь реабилитации и нейробиолог Кэндис Флойд из Университета Алабамы, Бирмингем. «Но, действительно, они должны были положить его в спинной мозг. , , это будет следующим шагом », – добавил Флойд.

С. Усмани и др., « Трехмерные сетки углеродных нанотрубок определяют функциональное пересоединение сегрегированных спинальных эксплантатов», Science Advances, 2: e1600087, 2016.

Обсуждение

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *