MADRID, 5. April (EUROPA PRESS) –
Dem Institut für Materialwissenschaften von Madrid (ICMM-CSIC) ist es gelungen, Hydrogele zu entwickeln, die eine Zellkultur unter hochfrequenten magnetischen Wechselfeldern ermöglichen, ein Fortschritt bei der Suche nach neuen Therapien zur Heilung von Rückenmarksverletzungen.
Die in der Fachzeitschrift „Acta Biomaterialia“ veröffentlichte und vom „European Union Pathfinder“-Programm finanzierte Arbeit wird den Einbau von Nanopartikeln ermöglichen, die Nanomedikamente zum beschädigten Bereich transportieren, um präzisere Therapien zu entwickeln.
„Die Herausforderung besteht darin, eine dreidimensionale therapeutische Matrix zu entwickeln, die mit dem Rückenmark biokompatibel und biomimetisch ist“, erklärt Concepción Serrano, ICMM-CSIC-Forscher und Hauptautor der Arbeit.
Die Bedeutung des Erreichens dieser Matrix ist die Grundlage seines Forschungsprojekts, das darauf abzielt, Rückenmarksverletzungen zu heilen, indem ein Biomaterial in den beschädigten Bereich des Rückenmarks eingeführt wird, das Signale aussendet, die dazu führen, dass sich der gesunde Bereich ausdehnt und besiedelt Loch für den Schaden. „Das ist bisher niemandem gelungen“, sagt Serrano.
„Wir können nicht erwarten, dass Neuronen ohne physikalische und chemische Unterstützung wachsen, die ihr Wachstum steuert. Dies impliziert, dass das von uns entwickelte Biomaterial mechanisch mit dem Rückenmark kompatibel ist, etwas, dem bisher nur sehr wenig Aufmerksamkeit geschenkt wurde“, bemerkte der Forscher .
Zu diesem Zweck haben sie Kollagen untersucht, ein im Körper von Säugetieren sehr häufig vorkommendes Protein, das auch das Wachstum von Blutgefäßen fördert. „Da es Teil des Körpers ist, ist es biokompatibel und biologisch abbaubar und verfügt über eine gute mechanische Unterstützung sowie ein Reservoir an Molekülen, die reparative Botschaften transportieren“, fügt Serrano hinzu.
Das Ergebnis ist ein sehr weicher und daher verträglicher Schaum. „Das Rückenmark hat eine Elastizität von etwa 600 Pascal, und wir haben unseren Schaumstoff nur etwa viermal so steif gemacht. Um es in den Kontext zu bringen: Die meisten der bisher erforschten Biomaterialien waren in der Größenordnung von 50 bis 200 Mal steifer.“ Daher sind wir dem Erfolg in dieser Hinsicht viel näher“, sagte er. Tatsächlich haben sie beobachtet, dass sie bereits in einem Bereich liegen, den das Rückenmark toleriert, „ohne Reibungskräfte zu erzeugen, die unerwünschte Narben erzeugen“.
Der innovative Aspekt dieser Forschung geht noch weiter, da sie dieses Material für die Behandlung von Rückenmarksverletzungen erforscht, es auf das Magnetfeld reagieren lässt und darüber hinaus Nanoträger einbezieht, die in der Lage sein werden, Therapien (Nanomedikamente) dorthin zu transportieren, wo sie benötigt werden .
„Wir haben Eisenoxid-Nanopartikel verwendet, die wir zusätzlich mit natürlichen Polymeren beschichtet haben, um sie bei der Interaktion mit Zellen noch biokompatibel zu machen“, erklärt Serrano. Als Polymere wurden Hyaluronsäure und Chitosan ausgewählt, ein Derivat des Chitins, das auch bakterizide und neuroprotektive Eigenschaften besitzt und dessen Herstellung „sehr einfach und günstig“ sei. Tatsächlich konnte die Studie bereits zu dem Schluss kommen, dass dieses letzte Polymer für die Kultivierung neuronaler Zellen günstiger zu sein scheint.
Da diese Hydrogele bereits in ein Rattentiermodell implantiert wurden, geht es in den nächsten Schritten dieser Forschung darum, zu analysieren, ob sie ihren Zweck im implantierten Organismus erfüllen, und gleichzeitig die Nanopartikel so zu funktionalisieren, dass sie als Träger von Nanomedikamenten fungieren.
„Es ist uns gelungen, diese magnetischen Matrizen herzustellen, sie gut zu charakterisieren und zu sehen, was passiert, wenn wir sie mit Neuronenkulturen in Kontakt bringen, die sie dann finden, wenn sie implantiert werden“, fasst Serrano zusammen und betont, dass dies bereits geschehen sei konnte nachweisen, wie „Neuronen problemlos wachsen und stark vernetzte Netzwerke bilden“, schlussfolgerte er.
