داربست‌ نانویی جدید برای اتصال مجدد سلول‌های عصبی نخاع (خبر)

گروهی از محققان موفق به ساخت ساختار‌هایی سه‌بعدی از نانو‌لوله‌های کربنی(داربست نانویی) در هم تنیده شدند که به بهبود و افزایش نرخ رشد سلول‌های عصبی جهت اتصال شبکه‌های نخاعی جدا از هم کمک می‌کنند و در مقایسه با نسل‌های قبلی این محصول کارایی بالاتری خواهند داشت.

یک ساختار سه‌بعدی از نانو‌لوله‌های کربنی، می‌تواند بافت‌های نخاعی یک موش را قادر سازد تا در محیط کشت مجددا به هم متصل شوند.

نمونه‌ای از بافت‌های نخاعی در یک ظرف کشت در فاصله 1-2 میلیمتری از هم، می‌توانند به کمک ماتریسی از نانولوله‌های کربنی به هم متصل شوند.

با توجه به تحقیقات منتشر شده در Science Advance ، گزارش شده است که ماتریس‌های سه بعدی پس از ورود به مغز موش، به خوبی پذیرفته شده‌اند.

به گفته‌ی عصب‌شناس دانشگاه برن سوئیس،Jürg Streit که در تحقیقات شرکت نداشت، در مقایسه این پروژه با ساختار های دو بعدی نانولوله ها و یا دیگر شبکه‌های سه‌بعدی، نکته هائز اهمیت در این مقاله این است که برای اولین بار نشان می‌دهد یک داربست سه‌بعدی از نانو‌لوله‌های کربنی، می‌توانند در بهبود ارتباط بین دو شبکه در نخاع موثر واقع شوند.

همچنین Fabio Benfenati از موسسه فناوری ایتالیایی در جنوا که او نیز در این تحقیقات شرکت نداشت می‌افزاید: « بالافاصله پس از یک آسیب نخاعی، یک اسکار ایجاد می‌شود که مانع هر نوع اتصال مجدد خواهد شد. با این حال محققان بر این باورند که می‌توان نقش چنین ضایعاتی را بی‌اثر کرد.

به گفته Benefanti در رابطه با مشکل فوق، ایده این اساس است که برای وادار کردن سلول‌های مجاور اسکار به ایجاد یک اتصال جدید، شرایطی ایجاد شود تا این سلول‌ها نوعی مسیر انحرافی را طی کنند و به هدف برسند. روش‌های گوناگونی جهت تشویق نورون‌ها به رشد وجود دارد که در حال بررسی می‌باشند. یکی از این روش‌ها استفاده از یک داربست بین بخش‌های مختلف نخاعی جهت تشویق سلول‌ها به اتصال می‌باشد.

خرید نانولوله کربنی
لورا بالرینی از مدرسه بین‌المللی مطالعات پیشرفته در تریست ایتالیا، که سرپرستی این پروژه را بر عهده داشت، معتقد است که نانو‌لوله‌های کربنی مواد مناسبی برای داربست‌ها می‌باشند. وی علت این امر را این‌گونه بازگو می‌کند که به نظر می‌رسد سلول‌های عصبی علاقه به رشد بر روی این مواد دارند.

این مواد همواره به طرز فوق‌العاده‌ای برای رشد سلول‌های عصبی استفاده شده‌اند و توانایی آن‌ها در ایجاد اتصال در شبکه‌ها رو به بهبود است. احتمال می‌رود علت این امر رسانا بودن نانو‌لوله‌ها و سازگاری آن‌ها با هر دو بافت در حال کشت باشد. Benfenati می‌گوید: « نانو‌لوله‌ها می‌توانند اتصالات الکتریکی و فعالیت‌های الکتریکی را در سلول‌های عصبی تحریک کنند. »

در واقع تیم بالرینی پیش از این ثابت کرده بود که سطح نانو‌لوله‌های 2 بعدی قادر به حفظ رشد عصبی، سیناپس و تحریک‌‌پذیری در محیط کشت هستند؛ با این حال برای به کار بردن این قبیل مواد در بدن نیاز به یک ساختار سه‌بعدی است.

به گفته بالرینی خوشبختانه تحقیقات شریک مولف Maurizio De Crescenzi، فیزیکدان  دانشگاه تورورگاتای رم منجر به ساخت یک ساختار سه‌بعدی از نانو‌لوله‌ها شد که در کنار دیگر کاربرد‌ها، برای پاک‌سازی آب دریا پس از نشت نفت نیز به کار می‌رفت.

بالرینی و همکارانش این ساختار سه بعدی را برای تشویق سلول های عصبی دو نمونه جدا از هم به اتصال، در محیط کشت تست کردند. وی توضیح می دهد: « هنگامی که فاصله بین دو قطعه بیش از 300 میکرو‌‌متر باشد، دو نمونه به ندرت می‌توانند خود به خود به هم متصل شوند. »

تیم تحقیقاتی به این موضوع دست یافت که در واقع کمتر از 30 درصد جفت ایمپلنت‌های کنترل شده مجددا اتصال الکتریکی بر قرار می‌کنند در حالی که در حضور داربست‌های نانو‌لوله‌های کربنی در فضای بین این دو نمونه، بیش از 90 درصد ایمپلنت‌ها به هم متصل می‌شوند. بدون حضور داربست سلول‌های منتشر شده از ایمپلنت به صورت دسته های ضخیمی در می‌آیند. از طرفی دیگر در حضور داربست نورون‌ها با روند طبیعی‌تری به دنبال زیر‌شبکه‌ای تو در تو از نانولوله‌های کربنی گسترش می‌یافتند.

به گفته Benfenati سه‌بعدی بودن ساختار مهم به نظر می‌رسد چرا که چگالی اتصالات و در نتیجه پتانسیل باز‌سازی را افزایش می‌دهد و در نتیجه قدرت و توانایی ارتباط با سلول‌های عصبی دیگر بهبود پیدا می‌کند. او می‌گوید: « به نظر می‌رسد مش سه‌بعدی احتمال پیدا شدن شریک برای سلول‌های عصبی را افزایش می‌دهد. »

این تیم نشان داد کنترل داربست‌های سه بعدی ساخته شده از مواد زیست سازگار، ولی نارسانا و پلیمری، اتصال مجدد را بهبود نمی بخشد.

در آینده برای اینکه نانو‌لوله های کربنی مورد استفاده بالینی قرار گیرند، لازم است که توسط بدن پذیرفته شوند. در نتیجه بالرینی و همکارانش این مواد را بر روی موش زنده آزمایش کردند. آن‌ها مش‌ها را داخل قشر مغز موش بالغ کاشتند و حیوان را به مدت 4 هفته مورد بررسی و آزمایش قرار دادند.  بالرینی در این رابطه می‌گوید: «  هر دو نورون به سمت مش رشد می‌کنند و التهاب بافت به حداقل رسیده است.

به گفته Candace Floyd محقق توان‌بخشی و عصب‌شناس دانشگاه آلاباما، نشان دادن زیست سازگاری این مواد در قدم اول امری مهم و حیاتی می باشد. وی می افزاید: با این حال‌آن ها باید در نخاع قرار داده شوند که این امر پله بعدی این تیم خواهد بود.

منبع: http://www.the-scientist.com/?articles.view/articleNo/46547/title/Next-Generation–Nanotube-Scaffolds-Reconnect-Spinal-Neurons/