Ученые из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН при поддержке Российского научного фонда (РНФ) занимаются разработкой принципиально новых материалов, обеспечивающих комплексное воздействие на процессы регенерации тканей.
Повреждение периферических нервов при различного рода травмах – часто встречающаяся патология, во многих случаях приводящая к потере трудоспособности. Степень и тяжесть инвалидизации, достигающие 75% ставят этот вид патологии на первое место. Стоит отметить, что 80% этой группы составляют лица молодого трудоспособного возраста. Несмотря на большую востребованность, эффективные терапевтические воздействия, обеспечивающие контролируемую и направленную регенерацию тканей (в частности нервных проводников), в настоящее время отсутствуют. Несмотря на благоприятные условия для регенерации периферийной нервной системы, серьезные повреждения имеют очень ограниченный потенциал для восстановления. На практике лишь в 50% случаев удается достичь положительных результатов при сшивании концов поврежденных нервов. При аутотрансплантации (восстановление за счет собственных клеток пациента) наблюдается неполное восстановление функций: у < 25% пациентов восстанавливается двигательная функция и у < 3% сенсорная чувствительность. При трансплантации чужих донорских тканей, помимо неполного восстановления функций добавляются дополнительные побочные эффекты, вызванные иммуносупрессирующей терапией, направленной на предотвращение отторжения трансплантата, а использование нервных кондуитов в настоящее время ограничено малым диастазом, не превышающим 3 см.
Руководитель проекта, старший научный сотрудник Лаборатории наноструктур и нанотехнологий, кандидат физико-математических наук Андрей Михеев рассказывает о проекте: «Комплексность воздействия заключается в следующем: во-первых, полученные скаффолды на основе волокон из биодеградируемых полимеров будут иметь благоприятную для нервных клеток топологию и наноархитектуру поверхности; во-вторых, скаффолды будут модифицированы наночастицами, конвертирующими ближнее инфракрасное излучение в тепло. Такие нанонагреватели, создающие локальные температурные градиенты, позволят значительно ускорить рост отростков нервных клеток».
Использование нанонагревателей вкупе с материалом, обладающим «благоприятной» для роста клеток топологией позволит реализовать не только механически-опосредуемую стимуляцию заданной активности клеток, но и позволит значительно усилить ее. То есть полученный скаффолд будет объединять сразу несколько подходов для активации и усиления нейрорегенеративных процессов. На сегодняшний день такая технология не имеет мировых аналогов.
Авторы проекта полагают, что использование предлагаемого ими скаффолда может значительно увеличить скорость регенерации и тем самым существенно сократить время восстановления и возможно предотвратить инвалидизацию пациентов. Таким образом, разрабатываемая ими технология позволит продвинуться на пути к высокотехнологичной медицине и позволит разработать подходы для малоинвазивной ускоренной регенерации периферических нервов и направленной реиннервации тканей.
Разработки биофизиков из ИТЭБ РАН весьма перспективны для получения тканеинженерных материалов, поскольку в результате исследований будут получены новые знания по влиянию топологии поверхности и материала полимера на морфологические характеристики нервных клеток. Поскольку аналогичных разработок еще нет, отсутствуют исследования влияния композитных подложек с комбинированных механическим и тепловым воздействием на морфологию и функциональную активность нервных клеток, то полученные в ходе выполнения проекта результаты позволят восполнить этот пробел.
Создаваемые учеными экспериментальные подходы послужат основой для создания нервных кондуитов нового поколения для заместительной нейротрансплантологии. Разработка нового подхода для получения таких предлагаемых скаффолдов из биодеградируемых полимеров может способствовать формированию нового направления в создании “smart” материалов.
Материал подготовила: Перевязова Т.А.
Пресс-служба ИТЭБ РАН, iteb-press@yandex.ru,
Пресс-релизы ИТЭБ РАН: https://iteb.ru/press-center/press-releases/
Повреждение периферических нервов при различного рода травмах – часто встречающаяся патология, во многих случаях приводящая к потере трудоспособности. Степень и тяжесть инвалидизации, достигающие 75% ставят этот вид патологии на первое место. Стоит отметить, что 80% этой группы составляют лица молодого трудоспособного возраста. Несмотря на большую востребованность, эффективные терапевтические воздействия, обеспечивающие контролируемую и направленную регенерацию тканей (в частности нервных проводников), в настоящее время отсутствуют. Несмотря на благоприятные условия для регенерации периферийной нервной системы, серьезные повреждения имеют очень ограниченный потенциал для восстановления. На практике лишь в 50% случаев удается достичь положительных результатов при сшивании концов поврежденных нервов. При аутотрансплантации (восстановление за счет собственных клеток пациента) наблюдается неполное восстановление функций: у < 25% пациентов восстанавливается двигательная функция и у < 3% сенсорная чувствительность. При трансплантации чужих донорских тканей, помимо неполного восстановления функций добавляются дополнительные побочные эффекты, вызванные иммуносупрессирующей терапией, направленной на предотвращение отторжения трансплантата, а использование нервных кондуитов в настоящее время ограничено малым диастазом, не превышающим 3 см.
Руководитель проекта, старший научный сотрудник Лаборатории наноструктур и нанотехнологий, кандидат физико-математических наук Андрей Михеев рассказывает о проекте: «Комплексность воздействия заключается в следующем: во-первых, полученные скаффолды на основе волокон из биодеградируемых полимеров будут иметь благоприятную для нервных клеток топологию и наноархитектуру поверхности; во-вторых, скаффолды будут модифицированы наночастицами, конвертирующими ближнее инфракрасное излучение в тепло. Такие нанонагреватели, создающие локальные температурные градиенты, позволят значительно ускорить рост отростков нервных клеток».
Использование нанонагревателей вкупе с материалом, обладающим «благоприятной» для роста клеток топологией позволит реализовать не только механически-опосредуемую стимуляцию заданной активности клеток, но и позволит значительно усилить ее. То есть полученный скаффолд будет объединять сразу несколько подходов для активации и усиления нейрорегенеративных процессов. На сегодняшний день такая технология не имеет мировых аналогов.
Авторы проекта полагают, что использование предлагаемого ими скаффолда может значительно увеличить скорость регенерации и тем самым существенно сократить время восстановления и возможно предотвратить инвалидизацию пациентов. Таким образом, разрабатываемая ими технология позволит продвинуться на пути к высокотехнологичной медицине и позволит разработать подходы для малоинвазивной ускоренной регенерации периферических нервов и направленной реиннервации тканей.
Разработки биофизиков из ИТЭБ РАН весьма перспективны для получения тканеинженерных материалов, поскольку в результате исследований будут получены новые знания по влиянию топологии поверхности и материала полимера на морфологические характеристики нервных клеток. Поскольку аналогичных разработок еще нет, отсутствуют исследования влияния композитных подложек с комбинированных механическим и тепловым воздействием на морфологию и функциональную активность нервных клеток, то полученные в ходе выполнения проекта результаты позволят восполнить этот пробел.
Создаваемые учеными экспериментальные подходы послужат основой для создания нервных кондуитов нового поколения для заместительной нейротрансплантологии. Разработка нового подхода для получения таких предлагаемых скаффолдов из биодеградируемых полимеров может способствовать формированию нового направления в создании “smart” материалов.
Материал подготовила: Перевязова Т.А.
Пресс-служба ИТЭБ РАН, iteb-press@yandex.ru,
Пресс-релизы ИТЭБ РАН: https://iteb.ru/press-center/press-releases/
