Rusztowania do regeneracji ośrodkowego układu nerwowego
W medycynie regeneracyjnej często stosuje się rusztowania z różnych materiałów, aby ułatwić gojenie tkanek. Takie rusztowania wytwarza się stosując różnorodne techniki, w tym szybkie prototypowanie, niedawno opracowane podejście, w którym korzysta się z projektowania wspomaganego komputerowo. W przypadku regeneracji urazów OUN konieczne jest regulowanie wzrostu i czynnościowej łączności trójwymiarowych sieci neuronalnych. Aby to umożliwić, rozpoczęto w ramach finansowanego przez UE projektu NEUROSCAFFOLDS (Rapid prototyping scaffolds for the nervous system) prace nad rusztowaniami z nanomateriałów o ściśle kontrolowanych właściwościach mechanicznych, geometrycznych i chemicznych. Dodatkowo funkcjonalizowano podłoże różnicowania molekułami kierującymi w rozdzielczości nanometrowej, aby nakierowywać i wspomagać wzrost i różnicowanie neuronów. Zespoły naukowców z powodzeniem uzyskały monowarstwy nanowłókien żelatyny, dzięki którym można wspomagać wzrost astrocytów i neuronów hipokampu oraz różnicowanie komórek macierzystych w kierunku czynnych neuronów. Przeprowadzono też testy użyteczności drukowania 3D rusztowań neuronów przy użyciu tuszy o ultramałych cząstkach. Rusztowania wytworzone z wielościennych nanorurek węglowych i PDMS poddano dalszej funkcjonalizacji z użyciem różnych molekuł o określonej aktywności biologicznej. Podczas próbnej hodowli in vitro neuronów ustalono, że te rusztowania 3D pozwalają uzyskać lepiej zróżnicowane komórki o morfologii bardziej przypominające neurony in vivo. Wyhodowane neurony cechowały się aktywnością o większej częstotliwości i tworzyły złożone sieci 3D. Ujawniono znaczące różnice z neuronami z kultur 2D, co podkreśla istotność uzyskanej wiedzy dla badań podstawowych z dziedziny neuronauki oraz do praktycznych zastosowań w regeneracji układu nerwowego. Opracowane rusztowania przetestowano również in vivo w szczurzym modeli regeneracji nerwu kulszowego. Były one dobrze tolerowane oraz skutecznie wspomagały regenerację komórek Schwanna i aksonów. Podsumowując, wyniki projektu NEUROSCAFFOLDS stanowią podstawę do dalszych badań nad wykorzystaniem rusztowań do naprawy OUN.
Słowa kluczowe
Rusztowanie, ośrodkowy układ nerwowy, szybkie prototypowanie, NEUROSCAFFOLDS, neuron