Skip to main content

Biofunctionalised Electroconducting Microfibres for the Treatment of Spinal Cord Injury

Article Category

Article available in the folowing languages:

Bioelektronika daje nadzieję pacjentom z uszkodzeniem rdzenia kręgowego

Naprawa uszkodzeń neurologicznych nadal jest wyzwaniem klinicznym. Jednak nowe rusztowania bioelektryczne dają obiecujące wyniki w przywracaniu funkcji i tworzą nowe możliwości rekonstrukcji tkanek.

Zdrowie

Rusztowania bioelektryczne są implantami służącymi do wspomagania odbudowy tkanek. Mają one duży potencjał naprawy uszkodzeń układu nerwowego, częściowo dlatego, że chemiczne i elektryczne bodźce, których dostarczają, mogą ułatwić regenerację komórek i stymulować aktywność neuronów, wspomagając regenerację. Może to znacznie poprawić jakość życia osób, które doznały urazu mózgu i rdzenia kręgowego. „Wyzwaniem jest jednak to, że umiejscawianie implantów w mózgu lub rdzeniu kręgowym może spowodować dodatkowe uszkodzenie nerwów, prowadząc do zapalenia i pogorszenia ich funkcji”, mówi Jorge Collazos-Castro, koordynator projektu Neurofibres i główny badacz Laboratorium Napraw Neuronowych i Biomateriałów w Hospital Nacional de Paraplejicos w Hiszpanii. „Poza tym struktura ludzkiego układu nerwowego i patologia urazów neurologicznych są niezwykle złożone. Takich problemów zwykle nie dało się rozwiązać”.

Odbudowa w urazach rdzenia

Collazos-Castro poświęcił swoją karierę medyczną rozwojowi w dziedzinie naprawy nerwów. „Po ukończeniu studiów doktoranckich stało się dla mnie jasne, że same leki i przeszczepy komórek nie wystarczą, aby przywrócić funkcje nerwów”, wyjaśnia. „Uznałem, że potrzebna jest głębsza interwencja w miejscu uszkodzenia za pomocą implantu, który organizuje tkankę i ułatwia naturalny wzrost komórek nerwowych. Elektroprzewodzące mikrowłókna mogą na przykład naprowadzać komórki nerwowe, zapewniając jednocześnie stymulację chemiczną i elektryczną”. Projekt Neurofibres powstał w oparciu o wcześniejsze prace koordynatora w tej dziedzinie. W 2016 roku Collazos-Castro pokazał, w jaki sposób wszczepione mikrowłókna mogą kierować migracją komórek przy minimalnym dodatkowym miejscowym uszkodzeniu. Jednak odpowiedź regeneracyjna była ograniczona, a stymulacja elektryczna nadal niemożliwa. W ramach projektu pracowano nad rozwiązaniem tych problemów. „Naszym głównym celem było upewnienie się, że implant jest bezpieczny”, zaznacza Collazos-Castro. „Następnie szukaliśmy sposobów na zwiększenie regeneracji nerwów w miejscu uszkodzenia”. Opracowano przewodzące prąd elektryczny rusztowanie przeznaczone do implantacji, wykonane z mikrowłókien ze zmodyfikowanych białek. Kolejnym celem było stworzenie „affibodies” – małych cząsteczek o wysokim powinowactwie do określonych miejsc w białkach – w celu zwiększenia funkcjonalności.

Inżynieryjna rekonstrukcja tkanek

Ulepszone mikrowłókna węglowe, cząsteczki „affibodies”, połączone ze sobą rusztowania i elektrody zostały kompleksowo przetestowane na modelach zwierzęcych. „Wykazaliśmy, że te elektrycznie połączone rusztowania nadają się do implantacji w uszkodzonych miejscach i są biologicznie bezpieczne”, dodaje Collazos-Castro. Odnotowano pewne korzystne odpowiedzi komórkowe, jednak Collazos-Castro zauważa, że nie osiągnięto jeszcze poprawy funkcjonalnej w przypadku uszkodzenia rdzenia kręgowego. Rozwijane są inne strategie, w tym łączenie aktywnych elektrycznie implantów z lekami. „Jesteśmy przekonani, że to połączone podejście pozwoli nam skutecznie przywrócić funkcje neurologiczne”, mówi uczony. „Nasze wyniki umożliwią wykorzystanie istniejących urządzeń elektronicznych, aby wspomóc regenerację funkcjonalną po urazie rdzenia kręgowego, a także umożliwią inżynieryjną rekonstrukcję tkanek w innych częściach ciała”. Zespół projektu pracuje obecnie nad określeniem zagadnień, które będą wymagały optymalizacji przed przejściem do wdrożenia klinicznego. „Przewidujemy rozpoczęcie testów bezpieczeństwa wyrobu u ludzi w ciągu najbliższych 5 lat, po dostosowaniu urządzenia do wykonywania zabiegów u ludzi i do odpowiednich przepisów dotyczących aktywnych elektrycznie implantów biomedycznych”, mówi Collazos-Castro. „Będzie to kosztowne, ale bardzo potrzebne, długoterminowe przedsięwzięcie. Poszukujemy partnerów przemysłowych i inwestorów, którzy pomogą nam urzeczywistnić ten plan”.

Słowa kluczowe

Neurofibres, mikrowłókna, rusztowania, implanty, neuronowe, mózgowe, rdzeniowe, bioelektryczne

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania