Nuevo enfoque para la regeneración de los nervios periféricos

Nuevo enfoque para la regeneración de los nervios periféricos


Un grupo de investigadores publicó recientemente un artículo en la revista Nano Energy que demuestra una estrategia novedosa para la generación rápida de nervios periféricos utilizando estimulación piezoeléctrica y nanofibras compuestas electrohiladas.

Nuevo enfoque para la regeneración de nervios periféricos mediante estimulación piezoeléctrica

​​​​​​Estudio: Estimulación piezoeléctrica por nanofibras compuestas electrohiladas para la regeneración rápida de los nervios periféricos. Crédito: Giovanni Cancemi/Shutterstock.com

Importancia de la regeneración de los nervios periféricos

Las lesiones de los nervios periféricos a menudo resultan en la pérdida de funciones sensoriales y motoras. Lesiones agudas de los nervios periféricos, como B. Las lesiones del nervio ciático pueden causar una atrofia irreversible del tejido. Los pacientes con lesiones del nervio ciático experimentan disfunción y dolor muscular persistente e intratable. Además, la falla del transporte bioquímico y la pérdida de continuidad pueden causar necrosis nerviosa y disfunción de las extremidades, lo que agrava aún más las molestias del paciente.

Clínicamente, puentear el nervio ciático lesionado es el método más apropiado para reconstruir con éxito los nervios lesionados. Además, la regeneración biológica de los nervios periféricos, la degeneración walleriana y la formación del cordón de células de Schwann también juegan un papel crucial en la regeneración de los nervios periféricos dañados. Los cordones de células de Schwann, en particular, son cruciales para la regeneración exitosa de axones.

Estrategias existentes para la regeneración de nervios periféricos

Aunque se han desarrollado varias estrategias de regeneración de nervios, como el recubrimiento bioactivo y el injerto de nervios, para la generación de nervios periféricos, la aplicación clínica de estas estrategias ha sido difícil debido a problemas de bioseguridad y efectos secundarios desconocidos.

Se ha demostrado que la estimulación eléctrica, una estrategia relativamente nueva, es eficaz para la regeneración nerviosa. La estimulación eléctrica suave y estable durante la regeneración nerviosa puede atraer las células de Schwann migratorias y acelerar la reinervación nerviosa. junto al in vitro La estimulación eléctrica de las células de Schwann puede mejorar la expresión del factor de crecimiento nervioso (NGF). Sin embargo, in vitro La estimulación eléctrica sufre de suministro de corriente inestable y poca eficiencia.

Estrategia de regeneración nerviosa basada en estimulación piezoeléctrica

Recientemente, los materiales piezoeléctricos han ganado importancia debido a su capacidad de generar in vitro Electroestimulación para la reconstrucción de nervios periféricos. Las cargas eléctricas en la superficie de los materiales piezoeléctricos actúan como depósitos eléctricos para la estimulación eléctrica. Los biomateriales piezoeléctricos pueden generar estimulaciones eléctricas de manera efectiva para ayudar a la regeneración nerviosa. Por ejemplo, se ha desarrollado con éxito un difluoruro de polivinilideno piezoeléctrico (PVDF) modificado en la superficie para la inducción similar a las neuronas en células madre.

El tiempo de reconexión del axón debe acortarse para mejorar la regeneración de los nervios periféricos. La regeneración tardía de los axones nerviosos se atribuye principalmente a la falta de regulación regenerativa del microambiente. Sin embargo, es difícil identificar materiales piezoeléctricos con una salida eléctrica que sea relativamente estable, decaiga lentamente y dure mucho tiempo para lograr una reconexión de axones más rápida.

Proponen nuevo método basado en simulación piezoeléctrica para la reconstrucción de nervios periféricos

En este estudio, los investigadores fabricaron cables nerviosos piezoeléctricos a partir de películas compuestas de policaprolactona (PCL)/nanofibras de ZnO (PZNF) mediante el método de electrohilado y utilizaron un modelo de ratón para evaluar la eficacia de las películas de PZNF sintetizadas para la regeneración de los nervios periféricos. in vitro Modo. Los compuestos PZNF ya han demostrado en estudios anteriores que son efectivos para la regeneración de tejidos duros.

El ZnO fue elegido por sus propiedades piezoeléctricas, semiconductoras y ópticas. En particular, la propiedad piezoeléctrica de ZnO puede facilitar esto in vitro Estimulación eléctrica para la regeneración de nervios periféricos. Sin embargo, el ZnO puede provocar toxicidad en determinadas concentraciones. Por lo tanto, se seleccionó una concentración segura de ZnO para el estudio mediante la determinación de la toxicidad de varias concentraciones de ZnO en las células de Schwann.

PCL, un polímero biodegradable, posee estructuras nanofibrosas que pueden servir como un entorno novedoso para la regeneración axonal y la migración de células de Schwann. Además, el tiempo de biodegradación de PCL varía de meses a años, lo cual es conveniente para el proceso de reparación del nervio. Además, las propiedades mecánicas de PCL cumplen con los requisitos de reparación nerviosa, como B. Fuerza suficiente y estable para unir las terminaciones nerviosas dañadas.

Caracterización y evaluación de láminas compuestas PZNF

Se utilizaron el microscopio electrónico de transmisión de emisión de campo (FE-TEM) y el microscopio electrónico de barrido (FE-SEM) para caracterizar la morfología de los compuestos fabricados. Simultáneamente, se utilizó un amperímetro digital para obtener las propiedades piezoeléctricas de las muestras.

Se utilizaron ratas Sprague-Dawley para la en vivo y in vitro estudios. Se realizó un análisis de comportamiento para determinar el índice de función ciática (SFI) en los días 21, 28, 14 y 7 en ratas después de que las ratas se sometieran a una sección transversal del nervio ciático. Se determinó la hipersensibilidad mecánica y se analizó la función sensorial utilizando filamentos calibrados de von Frey.

El cultivo celular se realizó en las células de Schwann de rata para realizar más pruebas. Los investigadores también realizaron la técnica de transferencia Western, tinción de inmunofluorescencia de células nerviosas/de Schwann regeneradas, análisis histológico, secuenciación de ácido ribonucleico mensajero (ARNm) y ensayo de plasma acoplado inductivamente.

importancia del estudio

Se han producido con éxito películas compuestas de PZNF biodegradables mediante el proceso de electrohilado en concentraciones bioseguras. Las láminas generaron y entregaron piezoelectricidad a lo largo in vitro Electroestimulación con implantación menos traumática y buena movilidad.

La película de PZNF producida redujo significativamente el tiempo de reparación del nervio ciático en cuatro semanas en comparación con las ocho a 12 semanas tradicionales con continuidad física y recuperación funcional. El número de vainas de mielina aumentó significativamente y se observó el papel de las células de Schwann para facilitar la reparación del filamento nervioso NF200.

PZNF aumentó la expresión de células de Schwann, factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF) y NGF a nivel de genes y proteínas. La secuenciación del ARNm sugirió que la vía de señalización de transfección reorganizada mientras (RET) y su proteína 2 unida al receptor del factor de crecimiento (GRB2) aguas abajo desempeñaron un papel fundamental en la regeneración nerviosa estimulada eléctricamente.

El GRB2 y su vía de señalización asociada mostraron sensibilidad a la estimulación eléctrica. Además, el aumento en la expresión de GRB2 mejoró la expresión del factor de crecimiento epidérmico (EGF) después de la estimulación piezoeléctrica, lo que indica que GRB2 es una proteína sensible a la electricidad y demuestra la regeneración nerviosa.

En conjunto, los resultados de este estudio demostraron un método novedoso para la regeneración rápida de los nervios periféricos lesionados utilizando PZNF como estabilizador. in vitro material piezoeléctrico.

referencia

Yu B, Cui J, Mao R y otros. (2022) Estimulación piezoeléctrica a partir de nanofibras compuestas electrohiladas para la regeneración rápida de nervios periféricos. nano energía. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285522004001?via%3Dihub

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