Биофизики разработали композитный наноматериал для регенерации периферических нервов

Ученые из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН разработали композитные каркасы из нановолокон, имитирующие внеклеточный матрикс, для стимуляции направленного роста нервных клеток (аксонов) и созревания Шванновских клеток (основной структурный компонент нерва, оказывающий влияние на его дегенеративные и репаративные процессы). Разработка перспективна в качестве матрицы для создания предзасеянной тканеинженерной конструкции для клеточной терапии, в частности при трансплантации Шванновских клеток при обширных повреждениях периферических нервов. Результаты работы опубликованы в журнале ACS Applied Bio Materials.

Высокая распространенность повреждений периферических нервов подчеркивает важность поиска новых материалов, способных ускорить регенерацию нервной ткани. Это связано с тем, что традиционные методы лечения травмированных нервных стволов (нейропластика или сшивание) не всегда приводят к их полному функциональному восстановлению и зачастую влекут утрату трудоспособности. Также врождённый потенциал к регенерации после повреждения периферических нервов ограничен при тяжелых травмах, сопровождающихся полным разрывом нерва.

Ученые из ИТЭБ РАН синтезировали ряд многослойных волокнистых наноматериалов и изучили влияние взаимного расположения слоев и диаметра волокон на рост Шванновских клеток (ШК), являющихся важным элементом нейроглии (совокупности вспомогательных клеток нервной ткани).

Исследование прокомментировала старший научный сотрудник Лаборатории исследований генома, к.б.н. Ольга Антонова: «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 (скаффолды), 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, подобных лентам Бюнгнера, 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».

По словам авторов, способность ориентированных волокон направлять и ускорять рост ШК и нейрональных аксонов открывает широкие перспективы для использования в медицине, в частности, нейрохирургии. Композитный материал может быть перспективен для создания искусственных нейроимплантов для реконструкции протяженных (диастаз более 3–5 см) дефектов периферических нервов – так называемых искусственных нервных кондуитов.

Композитный волокнистый материал, разработанный в данном исследовании, отвечает ключевым требованиям к трансплантационным скаффолдам, не только инициируя необходимые морфологические изменения клеток (образование структур, подобных лентам Бюнгнера), но и замедляя старение в культурах ШК. Эти качества делают возможным его применение в качестве матрицы для создания предзасеянной тканеинженерной конструкции для клеточной терапии – трансплантации донорских ШК при обширных повреждениях периферических нервов.

В дальнейшем авторы планируют разработку нового поколения нейроимплантов для восстановления периферических нервов, объединяющих возможности биомиметических нановолокон, ускоряющих и направляющих рост нервных отростков, с перспективами вживляемых тканеинженерных конструкций на основе донорских либо собственных Шванновских клеток пациента.

Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда № 23-25-00519.

Материал подготовила Алсу Дюкина

Пресс-служба ИТЭБ РАН

Источник: iteb.ru

Источник: ai-news.ru