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脊髓损伤中的神经元通过碳纳米管海绵在体内重新连接

生物材料合作研究中心CIC biomaGUNE的两个小组和SISSA的一个小组,意大利Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati进行的研究表明,基于碳纳米管的功能材料为促进受损神经元网络的重新连接提供了一种可能的手段。由于脊髓受伤。这项由著名的科学杂志《PNAS》(美国国家科学院院刊)出版的研究,是朝着从这种类型的损伤中恢复的方向迈出的一大步。

由Ikerbasque教授和CIC biomaGUNE Maurizio Prato的Axa主席领导的研究小组是碳基纳米材料的全球参考,由意大利里雅斯特SISSA的Laura Ballerini教授领导的研究小组在应用纳米技术和纳米材料修复神经损伤。小组之间的合作一再表明,基于碳纳米管的生物材料通过这种类型的材料促进神经元之间的交流,神经元的生长以及建立连接。“这种材料的电气和机械性能使其具有许多其他材料无法想象的应用。特别是,可兴奋细胞(如神经细胞和心脏细胞)的相互作用使碳纳米管具有重要意义。

“ Prato和Ballerini先前曾在细胞培养的体外系统中证明了神经元连接的形成。但是,仍然存在的是向脊髓病变的活体动物模型的飞跃,可以看到是否存在通讯障碍。实际上,在体内模型中单个神经元之间的相互作用也发生在完整神经元纤维的水平上,以及是否达到了功能结果。” CIC biomaGUNE的Ikerbasque教授,磁共振成像部门负责人Pedro Ramos解释说。研究中的第三位关键人物。

在这一最新突破中,研究人员设法“证明了,在一组部分切除脊髓的动物中,实际上是通过插入的植入物逐渐建立了纤维的重新连接,植入物是一种由碳纳米管构成的海绵,包括交织纤维。神经在受损区域重新连接,此外,动物恢复了功能,最重要的是后腿受病变影响最大,还证明了该材料具有生物相容性,换句话说,没有检测到免疫反应。”佩德罗·拉莫斯(Pedro Ramos)说。在Ikerbasque教授看来,这一重大突破构成了“从进一步减轻这种类型的视神经脊髓损伤中恢复的希望,

即将到来的目标

正如Ramos所解释的那样,这项研究是“像任何实验室研究一样在严格控制的条件下进行的”,并且有必要进行下去:“在很多方面,需要根据材料,材料所处的条件进行工作。植入,材料必须工作的条件等。”例如,至关重要的是,彻底研究材料的微观结构和机械性能,或促进神经元连接的性能,从而防止可能的副作用甚至是材料本身的排斥(刚性,弹性,海绵状,致密性,留在纤维之间的孔的大小等)。还必须继续推进生产方法,以使其尽可能稳定和可重现,从而使组件,

此外,还需要研究允许人们继续植入材料的条件:“重要的是要了解如何以及何时植入材料。在这项研究中,我们在急性病变阶段插入了植入物,因此我们不必与神经胶质疤痕等的存在作斗争。”此外,“人们将不得不看看这些结果是否在其他神经元可塑性较低的动物模型中得到证实”。重新连接过程的主要方面之一是“找出是否在损伤之前恢复了相同的连接,或者是否发生了神经元可塑性,换句话说,是否建立了以前不存在的新连接并且神经系统正在寻找重新连接以适应新情况的另一种方式”。在这方面,

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