Существующие методы восстановления поврежденных нервов могут быть случайными и ограничиваются восстановлением на коротких расстояниях. Впервые исследователи объединили два вида шелка, чтобы создать многообещающий биосовместимый метод регенерации поврежденных нервов на больших расстояниях.
Периферические нервы посылают сообщения от головного и спинного мозга к остальным частям тела, чтобы , например, двигайте мышцами при ходьбе или сообщайте, что ваши ноги мерзнут. Периферические нервы легко повреждаются, что нарушает способность мозга взаимодействовать с мышцами и органами.
Стандартным методом восстановления поврежденного периферического нерва является аутотрансплантация, когда хирурги вырезают поврежденный участок и заменяют его нервом из другого места тела. Трансплантат нерва берется из сенсорного нерва, обычно икроножного нерва, который обеспечивает чувствительность участка кожи, где чувствительность не является жизненно важной. Но вероятность успеха трансплантации нервов может быть случайной.
Нервные проводники, трубчатые структуры, пришитые к обоим концам разорванного нерва для перекрытия разрыва, существуют уже около 30 лет. Однако их можно использовать только для устранения небольших зазоров. В настоящее время нервные проводники, одобренные FDA, ограничены дефектами нервов на коротких расстояниях до 1,2 дюйма (3 см). Для более длинных расстояний требуется внутренний каркас, обеспечивающий необходимую структурную и клеточную поддержку.
Познакомьтесь с исследователями из Оксфордского университета и Венского медицинского университета, которые создали новый нервный проводник, объединив два разных типа проводников. натуральный шелк шелкопряда (Bombyx mori) и паука-кругопряда (Trichonephila edulis), который может регенерировать нервы на больших расстояниях.
Предыдущие исследования продемонстрировали преимущества использования шелка в качестве биоматериала. Шелк кокона тутового шелкопряда состоит из белков фиброина и серицина. Оба биосовместимы, эластичны и прочны. Было показано, что фиброин шелка вызывает заживление ран за счет увеличения пролиферации и роста клеток. Шелк паука-кругопряда обладает замечательными механическими свойствами, в том числе высокой прочностью на разрыв и гибкостью.
Исследователи впервые объединили свойства фиброина шелка, преобразованного в трубки, и нитей натурального паучьего шелка, чтобы создать проводник «шелк в шелке». Стенка канала была сделана из фиброина шелка тутового шелкопряда, наполненного шелковыми волокнами пауков-драглайнов, которые действовали как внутренняя направляющая структура, своего рода поручни для нервов.
Проводник был протестирован на крысах, у которых был перерезан правый седалищный нерв, что привело к значительному зазору в 0,4 дюйма (10 мм). Исследователи обнаружили, что поврежденные нервы адаптировались к проводникам шелковых нервов и росли вдоль шелковых нитей, успешно соединяя разорванные окончания.
«В нашем исследовании выяснилось, что периферические нервы хорошо функционируют, когда такие нити сделаны из шелка, а для направляющих, по-видимому, предпочтительнее использовать паутинку», — сказал Лоренц Земмлер, первый автор исследования.
Исследователи также лучше поняли молекулярную структуру шелковых трубочек тутового шелкопряда, обнаружив, что их пористость позволяет обмениваться питательными веществами и отходами, что жизненно важно для процесса заживления. Кроме того, было замечено, что клетки, ответственные за регенерацию нервов, прикрепляются к обоим типам шелка.
«В ходе нашего исследования нам удалось не только восстановить нерв, но и проанализировать его компоненты. процесс заживления в деталях», — сказал Земмлер.
Использование натуральных материалов для проводников нерва имеет очевидные преимущества перед синтетическими материалами. Шелк паука биоразлагаем и вызывает очень слабый иммунный ответ на животных моделях. Это также масштабируемо. Один урожай паука-кругопряда может дать около 33 футов (10 м) шелка, чего достаточно, чтобы заполнить нервный проводник длиной 0,4 дюйма (10 мм). Пористая природа шелка тутового шелкопряда позволяет включать биологически активные молекулы, способствующие регенерации нервов на больших расстояниях.
«Шелки животных обладают исключительными механическими и биологическими свойствами и универсальными производственными возможностями, помогающими реконструировать ткани. », — сказал Фриц Фоллрат, соавтор исследования. «Наши передовые проводники для нервов «шелк в шелке» сочетают в себе превосходную способность шелка тутового шелкопряда преобразовываться в трехмерные структуры с выдающимися свойствами клеточной адгезии шелка паучьего драглайна».
Исследователи надеются, что их открытие проложит путь к разработке готовых проводников для лечения повреждений периферических нервов у людей.
Исследование было опубликовано в журнале Advanced Healthcare Materials.
