Et injicerbart styresystem til nerveceller

I mange væv i den menneskelige krop, herunder nervevæv, den rumlige organisering af celler spiller en vigtig rolle. Nerveceller og deres lange fremspring samles i nervekanaler og transporterer information gennem hele kroppen. Når nervevæv er skadet, en nøjagtig rumlig orientering af cellerne letter helingsprocessen. Forskere fra DWI – Leibniz Institut for Interaktive Materialer i Aachen udviklede en injicerbar gel, der kan fungere som et styresystem for nerveceller. De har for nylig offentliggjort deres resultater, opnået fra cellekultureksperimenter, i journalen Nano bogstaver .

Inde i kroppen, en ekstracellulær matrix omgiver cellerne. Det giver mekanisk støtte og fremmer rumlig vævsorganisering. For at regenerere beskadiget væv, en kunstig matrix kan midlertidigt erstatte den naturlige ekstracellulære matrix. Denne matrix skal efterligne det naturlige cellemiljø for effektivt at stimulere det omgivende vævs regenerative potentiale. Faste implantater, imidlertid, kan svække det resterende sunde væv, hvorimod blød, injicerbare materialer giver mulighed for minimalt invasiv terapi, hvilket er særligt gavnligt for følsomt væv, såsom rygmarven. Desværre, indtil nu, kunstige bløde materialer kan ikke reproducere de komplekse strukturer og rumlige egenskaber af naturlige væv.

Et team af forskere, ledet af Dr. Laura De Laporte fra DWI – Leibniz Institute for Interactive Materials udviklede en ny, minimalt invasivt materiale kaldet Anisogel. "Hvis du sigter mod at forbedre regenereringen af ​​beskadiget rygmarvsvæv, du skal finde på et nyt materialekoncept, siger Jonas Rose, en ph.d. studerende, der arbejder på Anisogel-projektet.

"Vi bruger byggeklodser i mikrometerstørrelse og samler dem i 3-D hierarkisk organiserede strukturer." Anisogel består af to gelkomponenter. Mikroskopisk, blød, stavformede geler inkorporeret med magnetiske nanopartikler er den første komponent. Ved at bruge et svagt magnetfelt, videnskabsmænd kan orientere gelstavene, hvorefter en meget blød omgivende gelmatrix tværbindes, danner det strukturelle vejledningssystem. Gelstavene, stabiliseres af gelmatrixen, fastholde deres orientering, selv efter fjernelse af magnetfeltet.

Ved hjælp af cellekultureksperimenter, forskerne viste, at celler nemt kan migrere gennem denne gelmatrix, og at nerveceller og fibroblaster orienterer sig langs de stier, som dette styresystem giver. Et lavt antal gelstave i hele Anisogel-volumenet har vist sig at være tilstrækkeligt til at inducere lineær nervevækst. Materialet, udviklet af Aachen-baserede videnskabsmænd, er det første injicerbare biomateriale, der samles til en kontrolleret orienteret struktur efter injektion og giver et funktionelt styresystem til celler. "For at opfylde de komplekse krav til denne tilgang, projektgruppen omfatter forskere med vidt forskellige ekspertiseområder, " siger Laura De Laporte. "Dette tværfaglige arbejde er det, der gør dette projekt så fascinerende."

"Selvom vores cellekultureksperimenter var vellykkede, vi er parate til at gå langt for at omsætte vores Anisogel til en medicinsk terapi. I samarbejde med Uniklinik RWTH Aachen, vi planlægger i øjeblikket prækliniske undersøgelser for yderligere at teste og optimere dette materiale, " forklarer Laura De Laporte.