НОВОСТИ. Нервная система
Для восстановления дефектов нерва созданы магнитные «электрические» проводники

Ученые разработали композитные магнитные проводники, или кондуиты, для регенерации периферических нервов. Они имплантируются в область дефекта и способствуют восстановлению внутри них поврежденного нерва.
Принцип действия кондуитов основан на пьезоэлектрическом эффекте, когда механические деформации трансформируются в электрические сигналы, которые имитируют физиологичную электроактивную среду нервов. Проводники, разработанные учеными Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политеха совместно с коллегами, являются биосовместимыми. В отличие от существующих на рынке аналогов, они обладают дополнительными биоактивными свойствами.
Исследование проводилось при грантовой поддержке Минобрнауки и Российского научного фонда. Результаты работы ученых опубликованы в журналах ACS Applied Bio Materials (Q1; IF:4,7) и Materials Today Bio (Q1; IF:8,2).
Восстановление поврежденных нервов становится проблемным процессом из-за низкой регенеративной способности зрелых нейронов. Сегодня наиболее распространенным в клинической практике подходом к закрытию повреждений является трансплантация нервов. Но данный метод имеет ряд издержек, в числе которых заболеваемость донорского места, нехватка доноров, необходимость повторной операции. Поэтому разработка эффективной терапевтической стратегии — актуальная задача мировой науки.
Одним из эффективных инструментов для формирования мягких тканей, включая нервы, являются электрические стимулы, которые могут обеспечиваться электроактивными материалами. Ученые Томского политехнического университета создали магнитные проводники на основе биосовместимого полимера поли-3-оксибутирата (ПОБ), обладающего пьезоэлектрическими свойствами. Разработка реализована в сотрудничестве с коллегами из Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова и Научного центра биотехнологии РАН.
«Магнитный проводник изготовлен методом электроформования, за счет чего он имеет высокопористую микроволокнистую структуру. Она имитирует структуру внеклеточного матрикса нервов, направляет рост нервной ткани вдоль волокон и обеспечивает транспорт различных сопутствующих метаболитов и питательных веществ к нерву. Кроме того, мы функционализировали проводник биосовместимыми наночастицами магнетита, «зашитыми» внутри волокон. Они 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. Поэтому наши кондуиты, в отличие от имеющихся аналогов, оказывают дополнительную магнитомеханическую и электрическую стимуляцию для восстановления нерва.
Лада Шлапакова, инженер-исследователь Научно-исследовательского центра «Физическое материаловедение и композитные материалы» ТПУ
Кондуит представляет собой полую трубку, которую можно изготовить с персонализированными размерами и структурой. Она имплантируется в область дефекта нерва, в ходе операции в трубку вставляются концы поврежденного нерва, который впоследствии восстанавливается внутри кондуита. Это происходит благодаря его свойствам — составу, микроструктуре, пористости. По мере восстановления нерва кондуит растворяется в организме с образованием безопасных продуктов разложения. В результате, в области травмы остается только восстановленный нерв.
В рамках проекта проводились биологические исследования in vitro и in vivo. Они показали, что кондуит поддерживает рост мезенхимальных стволовых клеток крысы и нейрон-подобных клеток в низкочастотном магнитном поле. А после имплантирования кондуита для терапии повреждения седалищного нерва крысы было доказано, что данный материал биосовместим и выполняет барьерную функцию, что способствует регенерации нервов.
«Электрическая стимуляция особенно актуальна для восстановления такой электрочувствительной ткани, как нервы. Нейронная сеть представляет собой сложную биоэлектрическую цепь, состоящую из множества нейронов, соединенных посредством химических и электрических синапсов. Передача сигналов в этой сети управляется электрическим полем и основана на системе электрических зарядов, нейромедиаторов и потенциалов действия. Таким образом, нейронная сеть высокочувствительна к внешним электрическим полям. Мы полагаем, что воссоздание нормальной электрической среды за счет имплантации электроактивного биоматериала обеспечивает эффективную терапию повреждений периферических нервов.
Роман Сурменев, директор Международного научно-исследовательского центра «Пьезо- и магнитоэлектрические материалы» ТПУ
На следующем этапе проекта ученые планируют усовершенствовать волокнистую структуру кондуитов посредством ориентации волокон в определенном заданном направлении. Такая структура наиболее перспективна, поскольку точнее воспроизводит морфологию нативного внеклеточного матрикса нервов и нервных волокон. Кроме того, ведутся исследования, направленные на улучшение физико-химических свойств проводников — пьезоэлектрического отклика и гидрофильности поверхности.

Читайте также

Новое исследование показало, что кофеин не просто мешает заснуть, но и изменяет активность мозга во время сна, приближая его к состоянию, которое может нарушить восстановительные процессы...


Чем выше интеллект человека, тем лучше его мозг синхронизируется с собственным скрытым ритмом. К такому выводу пришли ученые в новом исследовании...


Большинство методов лечения болезни Паркинсона (БП) только замедляют прогрессирование заболевания. Поэтому для оптимизации лечения этого неврологического заболевания, которое со временем...


Датские исследователи из Орхусского университета обнаружили, что белок, вырабатываемый бактерией Helicobacter pylori — возбудителем язвы желудка, — способен замедлять развитие деменции...


Исследователи разработали временную электронную татуировку, которая расшифровывает мозговые волны для измерения умственного напряжения и предотвращения «выгорания»...


Нейробиологи выявили две области мозга, играющие ключевую роль в различении воображаемого и реального. В ходе визуализационных экспериментов, веретенообразная извилина — ключевая...


Новое исследование показало: тишина — это не просто отсутствие звука, а активная сила, способная трансформировать мозг и улучшить общее состояние здоровья...


Нейробиологи обнаружили вторую систему обучения в мозге, которая может объяснить устойчивость привычек, даже самых сильных. Если классическая система основана на предсказании вознаграждения...


В новом прорыве для технологии нейроинтерфейсов Брэд Смит, первый невербальный пациент с имплантом Neuralink, продемонстрировал, как он редактирует и озвучивает видео...


Предотвратить образование бляшек в головном мозге, которые вызывают болезнь Альцгеймера, можно воздействием на белки — регуляторы воспалительных процессов, считают специалисты...


В журнале Nature опубликованы результаты клинических исследований по лечению болезни Паркинсона новым методом, заключающимся в замене утраченных дофаминовых нейронов новыми...


Опухоли головного мозга могут быть как доброкачественными, так и злокачественными. Однако даже доброкачественные образования могут быть опасны, так как сдавливают...





САМЫЕ ЧИТАЕМЫЕ СТАТЬИ
-
Нормы роста и веса детей – данные ВОЗ
-
Зеленые выделения из влагалища: причины и лечение
- Анатомо-физиологические особенности дыхательной системы у детей
-
Насморк с кровью: причины симптома и способы лечения
- Анатомо-физиологические особенности сердечно-сосудистой системы у детей
- Анатомо-физиологические особенности пищеварительной системы у детей
- Анатомо-физиологические особенности мочевыделительной системы у детей
- Сравнительная характеристика параметров функции внешнего дыхания (обзор литературы)
- Современные представления о норме и патологических отклонениях размеров восходящей аорты при приобретенных пороках сердца
- Анатомо-физиологические особенности детей
- Анатомо-физиологические особенности костно-мышечной системы у детей
- Паллиативная химиотерапия рака: основные понятия и особенности (oбзор литературы)
-
Что можно и что нельзя делать после удаления аппендицита
-
Увеличенные яичники: симптомы, причины и лечение
-
О чем говорит головная боль за ухом? Причины, симптомы и лечение
-
Характер мужчины проявляется в выборе позы для секса
-
Армянская ассоциация медицинского туризма (ААМТ)
-
Желтые выделения из влагалища: причины и лечение
-
Новейшие достижения онкологии в МЦ «Наири»: интервью с Артемом Степаняном. nairimed.com
-
Как снизить риск инсульта. erebunimed.com
-
Рвота у ребенка без температуры: возможные причины
- Применение летрозола для стимуляции овуляции
- Врожденные аномалии и пороки развития
-
КАТИОНОРМ – представитель нового поколения искусственных слез для симптоматической терапии синдрома “сухого глаза”
-
Арам Бадалян: Родинку трогать нельзя?
- Применение противоспаечных средств в профилактике спаечной болезни живота (oбзор литературы)
-
Вздутие живота при месячных: 7 способов справиться с неприятным ощущением
-
Как избавиться от лямблий — 25 эффективных рецептов народной медицины
-
Компресс при ангине: будет ли полезным прогревание горла?
-
Онкология является самой быстроразвивающейся отраслью медицины: интервью с Левоном Бадаляном
-
Лечение марганцовкой
- Некоторые новые подходы к системной терапии метипредом больных ревматоидным артритом
- Медицинские информационные системы.Информационная система для интегрального фармацевтического и здравоохранного мониторинга
-
Фармацевтическая опека
- Подходы к оперативному лечению костно-хрящевых экзостозов
- Повреждения при родах
- Инциденталома надпочечников
-
Курение марихуаны влияет на потенцию
- Применение индинола и эпигаллата при аденомиозе
-
Почему противозачаточные увеличивают грудь?