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脊髓损伤中的神经元通过碳纳米管海绵在体内重新连接

生物材料合作研究中心CIC biomaGUNE的两个研究小组和SISSA的一个研究小组(意大利Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati)进行的研究表明,基于碳纳米管的功能材料促进了由于神经衰弱而导致神经元网络重新连接。脊髓损伤。这项由科学杂志PNAS(美国国家科学院院刊)出版的研究,是朝着从这种类型的损伤中恢复过来的研究方向迈出的一大步。

由IICbasma教授和CIC biomaGUNE Maurizio Prato的Axa主席领导的研究小组,是碳基纳米材料的全球参考,由意大利的里雅斯特SISSA的Laura Ballerini教授领导的研究小组具有使用纳米技术和纳米材料来研究修复神经损伤。小组之间的合作表明,基于碳纳米管的生物材料可通过这种类型的材料促进神经元之间的交流,神经元的生长以及建立连接。

“这种材料的电气和机械性能使其具有许多其他任何材料都无法想象的应用。特别是,可兴奋细胞(如神经细胞和心脏细胞)的相互作用使碳纳米管具有极大的相关性。与碳接触时,细胞之间的通讯增加了纳米管,也有可能构建维持神经生长的机械稳定支架,” Prato教授说。

“ Prato和Ballerini的研究小组先前已经证明了细胞培养物中体外系统中神经元连接的形成。但是,仍然存在的是向脊髓损伤的体内动物模型的飞跃,它有可能看到实际上,在体内模型中单个神经元也发生在完整的神经元纤维水平上,并且是否达到了功能结果,” CIC biomaGUNE的Ikerbasque教授,磁共振成像部门负责人Pedro Ramos解释道,第三点研究者。

在这一最新突破中,研究人员设法“证明,在一组部分切除脊髓的动物中,实际上是通过插入的植入物逐渐建立了纤维的重新连接,植入物是一种由碳纳米管构成的海绵,包含交织纤维神经在受损区域重新连接,更重要的是,动物恢复了功能,首先是受病变影响最大的后腿,也证明了这种材料具有生物相容性,换句话说,这种材料具有生物相容性,未检测到免疫反应。”佩德罗·拉莫斯(Pedro Ramos)说。

他认为,这一重大突破构成了“从这种类型的脊髓损伤,视神经甚至从某种已经失去神经元连接和神经活动性的创伤性损伤中恢复过来的希望。肢体受到影响。” 他补充说,他们的研究需要临床应用还需要一段时间。

即将到来的目标

正如拉莫斯(Ramos)解释的那样,这项研究是“在严格控制的条件下进行的,就像任何实验室研究一样”,并且有必要进行下去:“在很多方面,需要根据材料,材料的条件进行研究。植入材料,材料必须工作的条件等。”

例如,至关重要的是,彻底探索材料的微观结构和机械性能,或促进神经元连接的性能,从而防止可能出现的副作用,甚至阻止材料本身(刚性,弹性,海绵状,致密性,保留在纤维之间的孔的大小等)。进一步的生产方法也必不可少,以使其尽可能稳定和可重现,并且可以将诸如生长因子或其他促进神经元通讯的物质之类的成分插入其结构中。

此外,有必要研究允许临床植入材料的条件:“重要的是要了解如何以及何时植入材料。在研究中,我们在急性病变阶段插入了植入物,因此我们没有必须应对神经胶质疤痕等的存在。” 此外,“人们将不得不看看这些结果是否在其他神经元可塑性较低的动物模型中得到证实”。

重新连接过程的主要方面之一是“找出是否在损伤之前恢复了相同的连接,或者是否发生了神经元可塑性,换句话说,是否建立了以前不存在的新连接并且神经系统正在寻找重新连接以适应新情况的另一种方式。” 在成像方面,“在影像学方面,我们正在取得进展,使我们能够从功能的角度观察大脑与周围神经系统之间的联系,”他说。

CIC biomaGUNE研究人员指出:“我们远远不能将其转移给人类。它显示出可转移的所有特征,已被证明能起作用,有效且不会在动物模型中引起任何不良反应为实现这一目标,仍有工作要做,但我们正在朝着正确的方向前进。”

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