En bro af kulstof mellem nervevæv

Et nyt materiale lavet af kulstof nanorør understøtter væksten af ​​nervefibre, bygge bro over adskilte neurale eksplantater og give en funktionel genforbindelse. Studiet, som blev koordineret af SISSA i Trieste, også observeret biokompatibilitet af materialet in vivo, demonstrerer, at implantering af det i hjernen på små gnavere ikke forårsager store ar eller et markant immunrespons. Studiet, udgivet i Videnskabens fremskridt demonstrerer, at materialet kunne evalueres til protetiske nervesystemanvendelser.

"Under mikroskopet, det ligner et sammenknyttet virvar af rør. Det blev oprindeligt undersøgt for at rense spildt kulbrinter i havet, " forklarer Laura Ballerini, SISSA Professor og koordinator for den nyligt offentliggjorte undersøgelse. Det var Maurizio Pratos intuition, imidlertid, som skubbede dem til at undersøge muligheden for at påføre sådant materiale på nervevæv. Ideen om at udvikle hybriderne af neuroner og nanomaterialer var resultatet af et langsigtet projekt og samarbejde mellem Prato (Universitetet i Trieste) og Ballerinis (SISSA) grupper.

I nærværende undersøgelse, Ballerini og hendes team undersøgte først materialets reaktion på nervevæv in vitro. "Vi eksplanterede to rygmarvssegmenter og dyrkede dem sammen, men adskilte dem med 300 mikron, " siger Sadaf Usmani, en ph.d. elev på Skolen og førsteforfatter til undersøgelsen. "Under disse forhold, uden stilladser, der rekonstruerer rummet mellem de to eksplantater, vi observerede vækst af nervefibre, der strækker sig i lige bundter i alle retninger, men ikke nødvendigvis mod det andet væv. Hvis vi indsætter et lille stykke af kulsvampen i mellemrummet mellem de to, imidlertid, vi ser tæt vækst af nervefibre, der fylder strukturen og flettes sammen med den anden prøve."

"Det er ikke nok at observere fiber, der når det kontralaterale eksplantat, imidlertid, " påpeger University of Trieste forsker og en af ​​forfatterne til undersøgelsen, Denis Scaini. "Du skal vise, at der er en funktionel sammenhæng mellem de to populationer af neuroner." For det, SISSA-professor David Zoccolan og hans team var afgørende. "Med signalanalyseteknikker havde de allerede udviklet, vi var i stand til at demonstrere to ting:For det første, at spontan nervøs aktivitet i de to prøver faktisk var korreleret, angiver en forbindelse, det var der ikke, da svampen var fraværende, og for det andet, at ved at påføre et elektrisk signal til en af ​​prøverne, aktiviteten af ​​den anden prøve kunne udløses, men kun når nanorørene var til stede."

Test for biokompatibilitet

Resultaterne i laboratoriet var yderst positive. Men dette var ikke tilstrækkeligt for Ballerini og hendes kolleger. "For at fortsætte med at investere yderligere energi og ressourcer til undersøgelsen for potentielle anvendelser, er afgørende at teste, om materialet accepteres af levende organismer uden negative konsekvenser, siger Ballerini.

For at udføre disse tests, Ballerinis team arbejdede tæt sammen med SISSA-forsker Federica Rosselli. "Vi implanterede små portioner af materialet i hjernen på raske gnavere. Efter fire uger, vi observerede, at materialet var godt tolereret. Der var begrænsede ar, samt lavt immunrespons, og nogle biologiske indikatorer viste endda, at der kunne være positive konsekvenser. Der var også en progressiv invasion af neuroner i svampen. Rotterne var vitale og sunde i hele fire uger, " siger Usmani.

"Afslutningsvis, " siger Ballerini, "de fremragende resultater tilskynder os til at fortsætte denne forskningslinje. Disse materialer kan være nyttige til at dække elektroder, der bruges til behandling af bevægelsesforstyrrelser som Parkinsons, fordi de er godt accepteret af væv, mens de implantater, der bruges i dag, bliver mindre effektive med tiden på grund af arvæv. Vi håber, at dette tilskynder andre forskerhold med multidisciplinær ekspertise til at udvide denne type undersøgelse yderligere."