新的研究证明了脊髓组织修复的新方法

爱尔兰利默里克大学(UL)开发的独特新材料在治疗脊髓损伤方面显示出了巨大的前景。

UL伯纳尔研究所进行的一项全新研究发表在杂志上生物材料的研究在脊髓组织修复领域取得了令人振奋的进展。

新型混合生物材料在UL以纳米粒子根据研究人员的说法，在组织工程领域现有实践的基础上，成功合成了促进脊髓损伤后修复和再生的材料。

由UL工程学院副教授Maurice N Collins教授和UL博士候选人Aleksandra Serafin领导的UL团队使用了一种新型脚手架材料和一种独特的新型导电材料聚合物复合材料促进新组织的生长和生成，以促进脊髓损伤的治疗。

柯林斯教授解释说:“脊髓损伤仍然是一个人一生中最虚弱的创伤性损伤之一，影响着一个人生活的方方面面。”

“这种使人衰弱的疾病会导致受伤程度以下的瘫痪，仅在美国，脊髓损伤患者每年的医疗费用就高达这一数字病人护理是97亿美元。由于目前没有广泛可用的治疗方法，对该领域的持续研究对于找到一种改善患者生活质量的治疗方法至关重要，研究领域正转向组织工程以寻求新的治疗策略。

组织工程领域旨在解决捐献器官和组织短缺的全球性问题，在这方面出现了一种新的趋势，即导电生物材料的形式。人体内的细胞会受到电刺激的影响，尤其是像心脏或神经细胞这样的导电细胞。”

该研究团队描述了人们对导电组织工程支架的使用越来越感兴趣，这是因为当细胞暴露在导电支架中时，细胞生长和增殖得到了改善。

“提高生物材料的导电性以开发这样的治疗策略通常集中在添加导电组件，如碳纳米管或导电聚合物如PEDOT:PSS，这是一种商业可用的导电聚合物，迄今为止已用于组织工程首席作者Aleksandra Serafin解释道。

“不幸的是，在生物医学应用中使用PEDOT:PSS聚合物时仍然存在严重的局限性。这种聚合物依赖于PSS成分使其具有水溶性，但当这种材料被植入体内时，它表现得很差生物相容性．

“这意味着一旦接触到这种聚合物，身体就会产生潜在的毒性或免疫反应，这在我们试图再生的已经受损的组织中并不理想。这严重限制了哪些水凝胶成分可以成功地合成导电支架，”她补充说。

为了克服这一限制，研究人员开发了新型PEDOT纳米颗粒(NPs)。导电性PEDOT NPs的合成允许对NPs的表面进行量身定制的修饰，以实现所需的细胞响应，并增加可加入的水凝胶组分的可变性，而不需要PSS的存在来提高水溶性。

在这项工作中，由明胶和免疫调节玻尿酸(Collins教授在UL多年来开发的一种材料)组成的混合生物材料与开发的新型PEDOT NPs结合，以创建生物兼容的导电支架，用于靶向脊髓损伤修复。

对这些精确设计的支架的结构、性质和功能关系进行了完整的研究，以优化损伤部位的性能，包括对大鼠脊髓损伤模型的体内研究，由Serafin女士在与加州大学圣地亚哥分校神经科学系的富布赖特研究交流中进行，该项目的合作伙伴。

“在生物材料中引入PEDOT NPs增加了样品的导电性。此外，植入材料的力学性能应该模仿组织工程策略中感兴趣的组织，开发的PEDOT NP支架与原生脊髓的力学值匹配。”

用体外干细胞和体内脊髓损伤动物模型研究了PEDOT NP支架的生物学反应。他们报道说，在支架上观察到良好的干细胞附着和生长。

根据这项研究，测试显示，与没有支架的损伤模型相比，植入PEDOT NP支架的脊髓损伤部位有更大的轴突细胞迁移，疤痕和炎症水平也更低。

研究小组说，总的来说，这些结果显示了这些材料在脊髓修复方面的潜力。

“脊髓损伤对患者生活的影响不仅是身体上的，而且是心理上的，因为它会严重影响患者的心理健康，导致抑郁、压力或焦虑的发生率增加，”塞拉芬女士解释说。

“因此，治疗脊柱损伤不仅能让患者再次行走或活动，还能让他们充分发挥自己的潜力，这使得像这样的项目对研究和医学界非常重要。”此外，在提供有效治疗的整体社会影响脊髓损伤将减少与治疗病人相关的医疗费用。这些结果为患者提供了令人鼓舞的前景，并计划进一步研究这一领域。

“研究表明，脊髓远端运动神经元的兴奋性阈值受伤趋向于更高。未来的一个项目将进一步改进支架设计，并在支架中创建导电性梯度，使导电性向病灶远端增加，从而进一步刺激神经元再生。”