Новости

Учёные Научно-технологического университета «Сириус» создали биосовместимый материал, потенциально применимый для восстановления повреждений спинного мозга. Разработанный полимерный каркас в лабораторных условиях продемонстрировал до пятикратного увеличения плотности нейронов и формирование благоприятной среды для их роста. Результаты работы опубликованы в авторитетном журнале Polymers.

Травма спинного мозга остаётся одной из самых сложных медицинских проблем, поскольку центральная нервная система взрослого человека обладает крайне ограниченным регенеративным потенциалом. Современные исследования показывают, что перспективным направлением терапии является клеточная терапия, однако она сталкивается с рядом ограничений — низкой выживаемостью трансплантированных клеток и сложностью контроля их поведения в зоне повреждения.

Одним из подходов к решению этих проблем считается применение биоматериалов, способных служить поддерживающим матриксом для клеток и задавать направление для роста аксонов. Комбинированные стратегии, объединяющие клеточную терапию и биоразлагаемые полимерные каркасы, позволяют создать более благоприятные условия для регенерации нервной ткани.

Исследование проводилось в рамках выполнения совместного междисциплинарного проекта двух научных направлений Университета: «Нейробиология» под руководством Павла Мусиенко и «Биоматериалы» под руководством Дмитрия Иванова. Команда Научно-технологического университета «Сириус» сосредоточилась на разработке каркаса, который механически приближен к тканям спинного мозга и может обеспечить структурную поддержку клеток в период восстановления после травмы. Основой материала стала смесь двух биоразлагаемых и биосовместимых полимеров — полилактида (PLA) и поликапролактона (PCL), из которой методом электроформования была создана сеть волокон, имитирующая внеклеточный матрикс. Ключевой научной находкой стал подбор состава растворителей, позволяющего создавать на поверхности волокон поры. Такая пористая архитектура волокна способна увеличивать площадь взаимодействия с белками внеклеточного матрикса и способствует адгезии и выживанию клеток.

Как поясняет научный руководитель направления «Нейробиология» Научного центра генетики и наук о жизни Научно-технологического университета «Сириус», профессор, руководитель лаборатории нейропротезов СПбГУ Павел Мусиенко, в in vitro экспериментах пористые каркасы обеспечили до пятикратного увеличения плотности нейронов по сравнению с контрольными образцами.

Научный руководитель направления «Нейробиология» Павел Мусиенко

Более 80% клеток сохраняли жизнеспособность в течение десяти дней культивирования. Особое внимание исследователи уделили астроцитам — вспомогательным клеткам нервной системы. На пористых каркасах астроциты сохраняли разветвлённую морфологию, характерную для их физиологического состояния, тогда как на гладких материалах клетки приобретали округлую форму, ранее связанную с неблагоприятными реактивными состояниями.

«В нашей работе мы показали, что не только состав полимера, но и пористость поверхности волокон критически влияет на нейроны и астроциты. Таким образом, управляя механикой, архитектурой и составом материала, можно создавать более благоприятную среду для клеток», — поясняет первый автор работы, выпускница магистратуры по нейробиологии Научно-технологического университета «Сириус», сотрудник лаборатории нейропротезов СПбГУ Валерия Штоль.

Научный руководитель направления «Биоматериалы» Дмитрий Иванов

В перспективе разработанные каркасы могут стать основой для имплантов, используемых в терапии при травме спинного мозга. Следующим шагом станут исследования на животных моделях для оценки функционального восстановления и интеграции имплантата с тканью. Учёные также планируют модифицировать поверхность каркасов нейротрофическими факторами для дальнейшего усиления регенеративного потенциала.

Работа проводилась при поддержке госпрограммы «Наука» федеральной территории «Сириус». В рамках реализации гранта в прошлом году в Университете открылась новая программа магистратуры «Нейротехнологии с основами биоматериаловедения» для подготовки исследователей, способных решать обширный спектр практических задач, связанных с нейромедициной.

Автор: Денис Новиков

1