«Воссоздание нормальной электрической среды»: учёные создали протез для восстановления повреждённых нервных тканей

Российские учёные создали магнитные устройства для восстановления повреждённых нервных тканей после травмы. Протез из биосовместимых материалов имплантируется в место повреждения и выступает в роли опоры, на которую могут нарасти нервные ткани пациента. Устройство создано на основе полимера, обладающего пьезоэлектрическими свойствами (когда механические деформации преобразуются в электрические импульсы). Это позволяет дополнительно стимулировать рост и восстановление нервных волокон. Учёные уже провели успешные лабораторные эксперименты in vitro и in vivo — на клеточной культуре и на крысах.

• Gettyimages.ru
• © BlackJack3D

Учёные Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политеха совместно с коллегами из МГУ им. Ломоносова и Научного центра биотехнологии РАН разработали магнитные устройства для восстановления повреждённых нервных тканей после травмы. Изобретение способно помочь пациентам с повреждениями периферических нервов. Об этом RT сообщила пресс-служба Минобрнауки России. Результаты исследования опубликованы в журналах ACS Applied Bio Materials и Materials Today Bio.  

Напомним, повреждение нервов — один из самых тяжёлых и часто встречающихся видов травм, который сопровождается расстройствами двигательной и чувствительной функции. При этом восстановление повреждённых нервных тканей — большая проблема из-за низкой регенерации нейронов.

В настоящее время такие травмы лечатся только с помощью хирургического вмешательства и трансплантации нервов. Однако у этого метода есть ряд недостатков: нехватка доноров, необходимость повторной операции и т. д.

В качестве альтернативы сегодня всё активнее предлагаются кондуиты — протезы из биосовместимых материалов, которые имплантируются в место повреждения. Они выступают в роли опоры, на которую могут нарасти нервные ткани пациента. Таким образом, со временем организм сам залечивает травму, а кондуит постепенно рассасывается, не причиняя вреда.

• Gettyimages.ru

Авторы нового исследования предлагают использовать для создания таких имплантов не просто биосовместимые, но ещё и электроактивные материалы. Дело в том, что дозированная электростимуляция ускоряет регенерацию тканей, в том числе нервных. Учёные решили применить этот эффект для восстановления после травм. Они создали кондуит на основе полимера, обладающего пьезоэлектрическими свойствами. В таких материалах механические деформации преобразуются в электрические импульсы.

У разработанного проводника высокопористая микроволокнистая структура, которая имитирует внеклеточный матрикс нервов. Она направляет рост нервной ткани вдоль волокон и обеспечивает транспорт питательных веществ и продуктов метаболизма к нерву и от него. Этот материал не только биосовместим, он стимулирует процессы регенерации нервной ткани.

«Мы дополнили проводник биосовместимыми наночастицами магнетита, «зашитыми» внутри волокон. Они, колеблясь в магнитном поле внутри полимерных волокон, способны оказывать непосредственную магнитомеханическую стимуляцию нервной ткани во внешнем магнитном поле. Также в магнитном поле магнетит механически воздействует на полимер, тем самым активируя пьезоэлектрический отклик», — рассказала RT инженер-исследователь Научно-исследовательского центра «Физическое материаловедение и композитные материалы» ТПУ Лада Шлапакова.

Кондуит представляет собой полую трубку, которая имплантируется в область травмы. В ходе операции в устройство вставляются концы повреждённого нерва, который впоследствии восстанавливается. Затем кондуит растворяется в организме — и остаётся только восстановленный нерв.

• Gettyimages.ru

Учёные провели лабораторные эксперименты in vitro и in vivo — на клеточной культуре и на крысах. Опыты увенчались успехом: нервная проводимость в тканях грызунов восстановилась.

«Нейронная сеть высокочувствительна к внешним электрическим полям, мы полагаем, что воссоздание нормальной электрической среды за счёт имплантации электроактивного биоматериала обеспечивает эффективную терапию повреждений периферических нервов», — отметила ведущий научный сотрудник научно-исследовательского центра «Физическое материаловедение и композитные материалы» ТПУ Мария Сурменева.

В будущем учёные планируют усовершенствовать волокнистую структуру кондуитов, улучшить их физико-химические свойства и оптимизировать беспроводные способы электростимуляции.

Источник