Травма спинного мозга относится к наиболее тяжелым заболеваниям нервной системы и далеко не во всех случаях поддается хирургическому и медикаментозному лечению. Исследователи из Purdue University (США) утверждают, что исцеление возможно благодаря новейшим достижениям нанотехнологии.
Ученые синтезировали коллоидный раствор наночастиц оксида кремния, покрытых полиэтиленгликолем (PEG). Схема синтеза и внешний вид полученных частиц представлены на рисунке 1.
Целительные свойства этих частиц были изучены на морских свинках. Ученые говорят, что потеря сенсорной и моторной функции при повреждениях спинного мозга происходит главным образом из-за нарушений в проводящих путях (то есть в белом веществе спинного мозга), а не из-за гибели тел нейронов (то есть серого вещества). Поэтому в своих исследованиях они решили сосредоточиться именно на белом веществе.
Для начала исследователи провели серию экспериментов на изолированном белом веществе спинного мозга ex vivo. Для этого они использовали специальную камеру, изображенную на рисунке 2A. Тяж белого вещества укладывали во всю длину этой камеры. Отсек 1 заполняли физиологическим раствором, и собственно в нем-то и производился эксперимент. Отсеки 2 заполнялись раствором электролита (KCl), а отсеки 3 – раствором сахарозы для электроизоляции камер 1 и 2. На одном конце тяжа белого вещества спинного мозга возбуждали нервные импульсы, которые детектировали на другом конце (в отсеках 2).
Для начала исследователи записали нормальный сигнал неповрежденного белого вещества. Затем нанесли повреждения, в результате чего сигнал исчез. После этого в камеру с физиологическим раствором добавили либо просто наночастицы оксида кремния, либо же наночастицы, покрытые PEG (250-400 нм в диаметре). Результат этого эксперимента представлен на рисунке 2B: в случае наночастиц с PEG способность проводить импульс чудесным образом восстановилась за считанные минуты! В контрольных экспериментах ничего подобного не наблюдалось.
Воодушевленные успехом, исследователи перешли к работе с живыми морскими свинками. Для экспериментов in vivo были использованы частицы помельче - 50 нм в диаметре. Схема эксперимента представлена на рисунке 3. Нервный импульс вызывали раздражением большеберцового нерва на задней лапе морской свинки и детектировали сигнал в начале спинного мозга через 40-50 мс после возбуждения. В качестве контроля использовали нерв передней лапы, который проходит выше места повреждения спинного мозга. Показания снимали до нанесения повреждения, сразу после, через 15 минут, через день и спустя неделю после повреждения спинного мозга. И, конечно же, только в случае использования наночастиц оксида кремния, покрытых PEG, наблюдалось восстановление сигнала уже через 15-20 минут после инъекции (рисунок 4).
Удивительно, что полиэтиленгликоль уже более 30 лет изучается и используется как вещество, стимулирующее слияние клеточных мембран. Его безопасность для организма исследована во многих работах, но вот для восстановления поврежденного спинного мозга при помощи коллоидного раствора наночастиц он был применен впервые! В настоящее время метод проходит испытания в ветеринарной практике для лечения собак, получивших повреждения спинного мозга – и, возможно, рано или поздно будет применен и для облегчения людских страданий.
Работа «Repairing the Damaged Spinal Cord and Brain with Nanomedicine» опубликова в Small.
Ученые синтезировали коллоидный раствор наночастиц оксида кремния, покрытых полиэтиленгликолем (PEG). Схема синтеза и внешний вид полученных частиц представлены на рисунке 1.
Целительные свойства этих частиц были изучены на морских свинках. Ученые говорят, что потеря сенсорной и моторной функции при повреждениях спинного мозга происходит главным образом из-за нарушений в проводящих путях (то есть в белом веществе спинного мозга), а не из-за гибели тел нейронов (то есть серого вещества). Поэтому в своих исследованиях они решили сосредоточиться именно на белом веществе.
Для начала исследователи провели серию экспериментов на изолированном белом веществе спинного мозга ex vivo. Для этого они использовали специальную камеру, изображенную на рисунке 2A. Тяж белого вещества укладывали во всю длину этой камеры. Отсек 1 заполняли физиологическим раствором, и собственно в нем-то и производился эксперимент. Отсеки 2 заполнялись раствором электролита (KCl), а отсеки 3 – раствором сахарозы для электроизоляции камер 1 и 2. На одном конце тяжа белого вещества спинного мозга возбуждали нервные импульсы, которые детектировали на другом конце (в отсеках 2).
Для начала исследователи записали нормальный сигнал неповрежденного белого вещества. Затем нанесли повреждения, в результате чего сигнал исчез. После этого в камеру с физиологическим раствором добавили либо просто наночастицы оксида кремния, либо же наночастицы, покрытые PEG (250-400 нм в диаметре). Результат этого эксперимента представлен на рисунке 2B: в случае наночастиц с PEG способность проводить импульс чудесным образом восстановилась за считанные минуты! В контрольных экспериментах ничего подобного не наблюдалось.
Воодушевленные успехом, исследователи перешли к работе с живыми морскими свинками. Для экспериментов in vivo были использованы частицы помельче - 50 нм в диаметре. Схема эксперимента представлена на рисунке 3. Нервный импульс вызывали раздражением большеберцового нерва на задней лапе морской свинки и детектировали сигнал в начале спинного мозга через 40-50 мс после возбуждения. В качестве контроля использовали нерв передней лапы, который проходит выше места повреждения спинного мозга. Показания снимали до нанесения повреждения, сразу после, через 15 минут, через день и спустя неделю после повреждения спинного мозга. И, конечно же, только в случае использования наночастиц оксида кремния, покрытых PEG, наблюдалось восстановление сигнала уже через 15-20 минут после инъекции (рисунок 4).
Удивительно, что полиэтиленгликоль уже более 30 лет изучается и используется как вещество, стимулирующее слияние клеточных мембран. Его безопасность для организма исследована во многих работах, но вот для восстановления поврежденного спинного мозга при помощи коллоидного раствора наночастиц он был применен впервые! В настоящее время метод проходит испытания в ветеринарной практике для лечения собак, получивших повреждения спинного мозга – и, возможно, рано или поздно будет применен и для облегчения людских страданий.
Работа «Repairing the Damaged Spinal Cord and Brain with Nanomedicine» опубликова в Small.
