Группа ученых из Петербурга разработала оригинальный способ восстановления поврежденных нервов с помощью композиционных волокон на основе хитозана и углеродных нанотрубок. Результаты работы исследователей опубликованы в журнале Polymers.
Сотрудники лаборатории «Полимерные материалы для тканевой инженерии и трансплантологии» Санкт-Петербургского политехнического университета специализируются на разработке имплантатов для замены поврежденных частей организма человека. Перспективы для практического применения открывает создание способов формирования конструкций из биоразлагаемых полимеров.
Новое изобретение помогает соединять поврежденные нервные структуры с помощью углеродных нанотрубок из графена. Диаметр трубок не превышает несколько десятков нанометров. В качестве матрицы для выращивания живых клеток ткани ученые использовали хитозан. Это вещество выбрано за свои бактерицидные качества, хорошую биосовместимость, гипоаллергенность и нетоксичность.
Но для восстановления нервной ткани необходим материал, который обладает электропроводностью, волокна же хитозана такими качествами не обладают. Для решения этой задачи ученые разработали композиционный материал, содержащий электропроводящий полимер с углеродными наночастицами.
Из полимерных волокон, содержащих углеродные наночастицы, специалисты лаборатории изготавливают специальные трубки — кондуиты. Именно они соединяют поврежденные концы нервов между собой. «Мы получили трубчатую матрицу, так называемый кондуит, длина которого составила 1-1,5 сантиметра. Отдельно получали хитозановые волокна с различным содержанием углеродных нанотрубок. Затем кондуит и волокна совмещали, то есть волокна вводили во внутренний просвет трубки и закрепляли. И с помощью данной конструкции соединяли два конца периферического нерва», — так пояснила суть изобретения Нурджемал Тагандурдыева, аспирантка СПбПУ.
По трубке импульсы передаются от одного конца поврежденного нерва к другому. Кроме того, она как футляр, изолирует концы поврежденных нервов от биосреды, в то время, как пористая структура трубки не препятствует процессам обмена. Таким образом, формируется новый фрагмент нервной ткани взамен утраченной части. По завершению процесса кондуит биоразлагается. Исследования на лабораторных животных показали, что поврежденный нерв, который заместили разработанной конструкцией, восстановился.
Операции по воссозданию поврежденных нервных тканей проводились и раньше, но удавалось соединить дефект не более 3 сантиметров длиной. Конструкции, созданные с помощью тканевой инженерии питерскими учеными, снимают это ограничение. «На нашем рынке подобных имплантатов для нервных волокон нет», — сказал профессор Владимир Юдин, хотя такие травмы достаточно распространены.
Исследователи продолжат работы с использованием биопринтера, чтобы печатать «соединители» для нервов, воссоздающих структуру естественной ткани с помощью биопринтера, что ускорит процессы восстановления.
В июле 2023 года «ФармМедПром» писал, что разработками в сфере восстановления поврежденных нервных волокон занимаются ученые Сеченовского университета. Для этого исследователи используют устройство из натуральных пигментов для оптоэлектронной стимуляции клеток. Система на биосовместимой подложке из шелка самостоятельно растворяется спустя определенное время.
