Dzianina nano neuro

Nano neuro dzianie to nowa technologia naprawy tkanek układu nerwowego za pomocą technik nano-rusztowania . Obecnie badane w licznych badawczych , wykazano, że dzianie nano neuro umożliwia częściową reinerwację uszkodzonych obszarów układu nerwowego poprzez interakcje między potencjalnie regenerującymi aksonami a peptydem rusztowania. Wykazano, że ta interakcja prowadzi do wystarczającej odnowy gęstości aksonów do punktu, w którym przywracana jest funkcjonalność. Podczas gdy dzianie nanoneuro jest obiecujące, niepewność co do skutków u ludzi uzasadnia dalsze badania przed badań klinicznych .

Mechanizm

Proces nanoneuro-tkania do naprawy tkanek układu nerwowego jest przeprowadzany przez inżynierię nanostruktur do wykorzystania jako protezy neuronowe i rusztowania w mózgu. Proces dziania nano neuro jest dwojaki. Najpierw konstruowana jest nanostruktura. Wiąże się to z tworzeniem elektroprzędzonych nanowłókien, które są łączone z samoorganizującymi się peptydami , cząsteczki zbudowane z aminokwasów, które spontanicznie tworzą nanostruktury. Elektroprzędzone nanowłókna są powszechnie stosowane w przeszczepach tkanek, ponieważ przypominają naturalną tkankę i są łatwe do wytworzenia. Nanomateriały na bazie peptydów są stosowane ze względu na ich wysoce permisywny charakter, który tworzy łatwy do przyczepienia krajobraz dla komórek nerwowych. fibroinę jedwabiu Peptyd (SF16) okazał się również obiecujący w naprawie nerwów ze względu na biologicznie zgodny skład i właściwości mechaniczne jedwabiu. Po drugie, te nanostruktury są przeszczepiane do obszaru, w którym doszło do uszkodzenia tkanki. Naprawa uszkodzonej tkanki w układzie nerwowym za pomocą zmodyfikowanych nanowłókien to sposób na ponowne połączenie uszkodzonej tkanki. Głównym celem jest stworzenie uzupełniającej struktury imitującej naturalną tkankę łączną organizmu. Ta syntetyczna macierz pozakomórkowa działa w celu wypełnienia luk między uszkodzonymi miejscami tkanki, promując odrastanie aksonów i powrót do normalnych funkcji neurologicznych.

Potencjalne aplikacje

Rusztowania wyprodukowane przy użyciu nanotechnologii umożliwiły naukowcom zbadanie istotnych klinicznie zastosowań, które obejmują promowanie regeneracji tkanek w miejscach ostrych uszkodzeń. W nano-neurodziewiarstwie metody te są stosowane w szczególności do naprawy tkanek układu nerwowego.

Badania i perspektywy

Aplikacje okulistyczne

Nano neuro dzianie zostało zbadane pod kątem zastosowań okulistycznych. Massachusetts Institute of Technology (MIT) przetestował na chomikach samoorganizujące się rusztowanie z nanowłókien peptydowych (SAPNS) w celu naprawy uszkodzeń układu wzrokowego . Po wstrzyknięciu, regeneracja aksonów naprawiła przecięte wzgórki górne chomików i przywróciła wzrok testowanym zwierzętom.

Zaproponowano, że mechanizm regeneracji obserwowany w tych modelach chomików obejmuje lokalne aksony z potencjałem do regeneracji, otaczającą macierz zewnątrzkomórkową (ECM) i peptydy nano rusztowania. Wykazano, że nanorusztowania mogą być starannie skonstruowane, aby sprzyjać wzrostowi aksonów i zapobiegać powstawaniu blizn w miejscach uszkodzeń . Wykorzystanie naprzemiennych dodatnich i ujemnych L- aminokwasów do utworzenia jonowego arkusza β samouzupełniające się peptydy, nanowłókna SAPNS naśladują środowisko ECM i wykazano, że służą jako skuteczne rusztowania zarówno w badaniach in vitro , jak i in vivo - wydają się być immunologicznie obojętne, możliwe do wydalenia i nietoksyczne dla systemów biologicznych . Podczas gdy poprzednie badania próbowały przeszczepić tkankę nerwową do przewodu wzrokowego i skutkowały powikłaniami (niepełnosprawność nóg w przypadku nerwu kulszowego na przykład przeszczepy), wykazano, że dzianie nanoneuro sprzyja regeneracji tych tkanek bez takich wad. Chociaż potrzeba więcej badań, aby zrozumieć, jak działa ta technologia, naukowcy sugerują, że SAPNS albo ułatwiają tę neuroregenerację , promując migrację komórek do obszaru uszkodzenia, albo przybliżają obszary uszkodzenia poprzez skurcz.

Przeszkody ośrodkowego układu nerwowego

Jedną z przeszkód w dostarczaniu leku do mózgu jest bariera krew-mózg (BBB) . Niewielki rozmiar nanomateriałów umożliwia jednak przejście nanotechnologii. Rusztowania, które umożliwiają dzianie nanoneuro, są zatem w stanie ominąć tę granicę bez wpływu na BBB, który pełni podstawową rolę w zarządzaniu tym, co może i nie może wejść i wyjść z ośrodkowego układu nerwowego (OUN ) . Podczas gdy nano-neurodziewiarstwo i inne nanotechnologie mogą ostatecznie zastąpić procedury stosowane obecnie do naprawy uszkodzeń OUN poprzez ich ulepszone biodystrybucja i farmakokinetyka , toksyczność i długoterminowe skutki narażenia na nanomateriały u ludzi nie zostały jeszcze wystarczająco ocenione. Chociaż niektóre badania nie wykazały natychmiastowej toksyczności i odpowiedzi immunologicznej , nie ustalono jeszcze , czy dotyczy to ludzkiego OUN ( ze szczególnym uwzględnieniem zatrzymywania tych substancji w mózgu i ich zdolności do tworzenia blaszek neurotoksycznych ) i reszty systemów ciała w czasie. Na szczęście SAPNS mogą rozkładać się naturalnie przez peptydazy .

Ponadto badane są obiecujące metody monitorowania w celu monitorowania regeneracji aksonów in vivo , które dostarczyłyby pacjentom informacji zwrotnych w czasie rzeczywistym za pomocą obrazowania metodą rezonansu magnetycznego wzmocnionego manganem (MEMRI). W ten sposób można skutecznie monitorować te potencjalne terapie .

Naprawa urazu rdzenia kręgowego

Urazy rdzenia kręgowego (SCI) powodują uszkodzenie układu nerwowego, co może prowadzić do dysfunkcji neurologicznych. Główna przeszkoda w powrocie do zdrowia po urazie rdzenia kręgowego wynika z braku zdolności do regeneracji tkanek, szczególnie w przypadku uszkodzenia części komórki nerwowej zwanej aksonem . Uszkodzenie rdzenia kręgowego może spowodować nieodwracalne niedobory, w tym paraliż i utratę czucia.

Podobnie jak w zastosowaniach okulistycznych, badania wykazały, że nanorusztowania mogą być skutecznym narzędziem do naprawy urazów rdzenia kręgowego (SCI) . W takich badaniach wykorzystano szczurów , aby pokazać, że nanowłókna i SAPNS mogą skutecznie służyć jako kanały prowadzące do regeneracji tkanki nerwowej utraconej w miejscach SCI. Użycie tych rusztowań ze zintegrowanymi, powoli uwalnianymi proregeneracyjnymi cytokinami wykazało, że szczurze modele SCI mogą naprawiać uszkodzoną tkankę rdzenia kręgowego . Po sześciu miesiącach torbiele rdzenia kręgowego wykazano, że zostały zastąpione wiązkami mielinowanych aksonów, ECM i unaczynieniem . Ponadto wykazano, że modele szczurów odzyskują kontrolę motoryczną po tym leczeniu.

Badania sugerują również, że hodowanie komórek Schwanna (SC) i neuronalnych komórek progenitorowych (NPC) w SAPNS przed przeszczepem może znacząco poprawić naprawę SCI poprzez promowanie rozwoju aksonów i naczyń krwionośnych w rusztowaniu, które, jak wykazano, ponownie łączy uszkodzoną tkankę.