Kohlenstoffnanoröhren regenerieren Nerven
Verletzungen peripherer Nerven, die auf Gewebebeschädigungen des neuromuskulären Systems aufgrund einer Erkrankung oder eines Traumas zurückgehen, sorgen dafür, dass diese nicht in der Lage sind, Signale an Muskeln zu senden. Das Finden einer Möglichkeit, um größere Verletzungen peripherer Nerven zu reparieren, ist nach wie vor Gegenstand intensiver Forschungsarbeit. Das EU-finanzierte Konsortium NMS-CNT (Biocompatability of carbon nanoparticles with tissues of the neuromuscular system) zielte darauf ab, die Biokompatibilität einer Vielzahl von CNT-Konfigurationen an neuralem und skeletalem Muskelgewebe zu evaluieren. Anhand von Analysen derer Morphologie, Größe, Struktur und physikalischen Eigenschaften synthetisierten die Konsortiumsmitglieder Kohlenstoffnanoröhren und funktionalisierten diese chemisch. Im Rahmen des Projekts wurden drei Nanoröhrenkonfigurationen miteinander verglichen: einwandige (Single-Wall, SW) CNT, mehrwandige (Multi-Wall, MW) CNT und ultralange einwandige (Ultra-Long-Single-Wall, ULSW) CNT. Die MWCNT-Präparate wiesen in einem wässrigen Gewebekulturmedium die höchste Löslichkeit auf. Über eine umfassende Assay-Reihe wurde die pharmakologische Zytotoxizität der mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren beurteilt. Eine ADME-Analyse (Adsorption, Distribution, Metabolism and Excretion) der mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren legte nahe, dass es unwahrscheinlich ist, dass mehrwandige Kohlenstoffnanoröhren in vivo hämotoxische, hepatotoxische oder neurotoxische zellulare Reaktionen auslösen. Die mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren wiesen zudem die höchste Biokompatibilität mit adultem Nervengewebe und Muskelgewebe auf. Im Hinblick auf die Nervenregeneration erwies sich die MWCNT-Konfiguration als am effektivsten, um das Neuritenwachstum von Neuronen zu fördern. Bedeutsamerweise wiesen gelöste Kohlenstoffnanoröhren erheblich andere Eigenschaften auf, als die Kohlenstoffnanoröhren in Pulverform. Während die gelösten mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren zu einer soliden Muskelregeneration an den Implantierungsstellen führten, traf auf die Kohlenstoffnanoröhren in Pulverform das Gegenteil zu. Die Pulverform der mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren verursachte eine signifikante Störung der faszikulären Struktur des skelettalen Muskels. Die Ergebnisse des Projekts lieferten Erkenntnisse zu der Biokompatibilität von Kohlenstoffnanoröhren insbesondere hinsichtlich der Konfiguration von mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren. Die gesammelten Informationen sind vielversprechend und legen nahe, dass mehrwandige Kohlenstoffnanoröhren bei einer zusätzlichen Funktionalisierung realistisch dabei behilflich sein könnten, die Reparatur peripherer Nerven zu unterstützen. Die Perspektive, tausenden Menschen mit Erkrankungen des Nervensystems oder mit traumatischen Verletzungen zu neuer Mobilität zu verhelfen, ist es wert, verfolgt zu werden.
Schlüsselbegriffe
Kohlenstoffnanoröhren, regenerieren, peripherer Nerv, Biokompatibilität, Zytotoxizität
