Lepšia oprava miechy

Zatiaľ čo niektoré časti ľudského tela sa po úraze dokážu relatívne dobre hojiť, pre poškodenú miechu to neplatí. Pomôcť by však mohol nový typ akéhosi umelého lešenia, ktoré svojím dizajnom podporuje regeneráciu neurónov, aby rástli smerom k sebe a efektívnejšie premosťovali narušené spojenia.

Neuróny úspešne narástli do skeletu a boli zobrazené pomocou konfokálneho mikroskopu. Neuróny sú zafarbené podľa ich hĺbky v lešení, foto OIST, CC BY 2.0.

Pri poranení miechy môže dôjsť k prerušeniu dôležitých spojení medzi mozgom a telom, čím sa obmedzí schopnosť obete pohybovať sa a cítiť vnemy, dokonca to môže viesť k ochrnutiu.

Lešenie pre neuróny

Na rozdiel od niektorých iných nervov, napríklad v prstoch a nohách, ktoré sa dokážu samy vyliečiť bez väčších problémov, tie v centrálnej nervovej sústave (mozgu a mieche) fungujú trochu inak. V súčasnosti je regenerácia poškodených neurónov v mieche skutočnou výzvou, tvrdí Marco Terenzio z Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) Graduate University v Japonsku. Podľa neho iba niekoľko typov neurónov v chrbtici má obmedzenú schopnosť hojenia. Navyše neuróny môžu potrebovať narásť až o niekoľko milimetrov a v ceste im môže stáť zjazvené tkanivo. Preto im treba poskytnúť umelé lešenie, ktoré preklenie medzeru.
V posledných rokoch vedci vytvorili niekoľko zaujímavých typov lešení určených na liečbu poranení miechy. Išlo napríklad o silikónové lešenie pokryté 3D tlačenými kmeňovými bunkami, ktoré sa dalo implantovať do miesta poranenia. Ďalší príklad zahŕňal génovú terapiu na podporu regenerácie nervových vláken a zlepšenie opravy tkaniva myší. Vedci z OIST sa usilovali preskúmať novú možnosť v tejto oblasti zameraním sa na spôsob, akým rastú neuróny. Normálne sa vyvíjajú od stredu smerom von radiálnym spôsobom, ale ak treba opraviť spojenie so susedným neurónom, je vhodnejšie nechať ich rásť v priamke, aby preklenuli medzeru. Výskumníci teda vytvorili lešenie na podporu tohto typu správania, ktoré napodobňuje extracelulárny matrix, čo je vláknitý materiál ponúkajúci štrukturálnu a chemickú podporu rastu neurónov.

Lešenie, zobrazené pomocou elektrónového mikroskopu, je štrukturálne navrhnuté tak, aby pomáhalo viesť regenerujúce sa neuróny. Obrázok A: mierka = 100 µm. Obrázok B: stupnica = 1 µm, foto OIST, CC BY 2.0

3D tlač naopak

Navrhli preto lešenie s drážkami a priehlbinami na podporu smerového rastu neurónov a použili pokročilú technológiu tlače na vytvorenie hotového produktu.Táto technológia je známa ako 2-fotónová litografia a využíva fotocitlivý polymér, ktorý sa ostreľuje laserom, čo spôsobí jeho stvrdnutie. Keďže laser sa vypáli len na požadované časti materiálu, niektoré časti zostanú nevytvrdené a dajú sa ľahko odstrániť zmytím. Výsledkom je starostlivo navrhnuté lešenie. Funguje to trochu ako 3D tlač, ale naopak. Namiesto budovania ukladaním materiálu tam, kde je to potrebné, sa štruktúra vytvára odstránením materiálu, vysvetľuje M. Terenzio.
Táto štruktúra sa ukázala tepelne a mechanicky stabilná, aj biokompatibilná. Vedci ju úspešne použili na pestovanie typov myších neurónov zodpovedných za prenos vnemov do mozgu a za pohyb svalov. Tieto neuróny sa dokázali pripojiť k lešeniu a rásť cezeň podľa potreby, a keď sa použili s poréznou verziou, vrástli do štruktúry aj zhora. Vedci budú experimentovať s rôznymi typmi materiálov a dolaďovať dizajn. Takisto sa bude skúmať, ako by sa rovnaký postup dal použiť na liečbu iných typov poranení. Ďalšou výzvou bude zníženie nákladov na výrobný proces lešenia. Výskum bol uverejnený v časopise Materials Science and Engineering: C.

R
Článok vznikol v spolupráci s NEXTECH.

Tento článok si môžete prečítať v časopise Quark 1/2022. Ak ešte nie ste našou predplatiteľkou/naším predplatiteľom a chcete mať prístup k exkluzívnemu obsahu, objednajte si predplatné podľa vášho výberu tu.
Komentáre