Próxima generación: Los andamios de nanotubos reconectan las neuronas espinales
Malla de nanotubos de carbono 3DJUMMI LAISHRAM La técnica: Secciones de tejido espinal colocadas con una separación de 1 a 2 milímetros en una placa de cultivo pueden reconectar sus neuronas con la ayuda de una matriz intermedia de nanotubos de carbono, según un estudio publicado hoy (15 de julio) en Science Advances. La matriz tridimensional también se tolera bien cuando se inserta en cerebros de ratas, informaron los autores.
«Lo importante del artículo es que, por primera vez, muestra que un andamio tridimensional de los nanotubos de carbono realmente puede mejorar la conexión entre dos redes en la médula espinal. . . en comparación con los nanotubos 2D u otras redes 3D” dijo el neurocientífico Jürg Streit de la Universidad de Berna, Suiza, quien no participó en el estudio.
Los antecedentes: Inmediatamente después de una lesión en la médula espinal, «habrá ser una cicatriz que bloqueará físicamente cualquier tipo de reconexión de las fibras [originales],”…
Por lo tanto, se están investigando una variedad de enfoques para estimular el crecimiento de las neuronas espinales. Uno de esos métodos es proporcionar un andamio entre las secciones separadas de la columna para estimular la conexión de las células.
Laura Ballerini de la Escuela Internacional de Estudios Avanzados en Trieste, Italia, quien dirigió la nueva investigación, cree que los nanotubos de carbono podría ser un material de andamiaje adecuado porque a las neuronas parece gustarles crecer en él. Este material siempre ha demostrado ser extraordinariamente bueno para el crecimiento de las neuronas y para mejorar su capacidad de reconexión, le dijo a The Scientist
Probablemente porque los nanotubos de carbono son amigables con los tejidos y conductores. , explicó Benfenati. Pueden estimular las conexiones eléctricas y la actividad eléctrica en las neuronas.
De hecho, el equipo de Ballerini había demostrado previamente que las superficies de nanotubos de carbono 2-D podían apoyar el crecimiento neuronal, la formación de sinapsis y la excitabilidad en cultivo. Sin embargo, para que dicho material funcione en el cuerpo, tendría que ser tridimensional.
Novedades: Afortunadamente, el coautor del estudio Maurizio De Crescenzi, físico de la Universidad de Roma Tor Vergata, había creado una malla de nanotubos 3-D de este tipo destinada, entre otras cosas, a limpiar el agua de mar después de los derrames de petróleo, dijo Ballerini.
Ballerini y sus colegas probaron la capacidad de la malla 3-D para fomentar la reconexión de neuronas entre dos explantes separados de tejido espinal en cultivo. Cuando se colocan a más de 300 micrómetros de distancia, estos explantes rara vez pueden volver a conectarse por sí solos, explicó Ballerini.
De hecho, menos del 30 por ciento de los pares de explantes de control restablecieron la conectividad eléctrica, descubrió el equipo. Pero cuando el andamio de nanotubos de carbono se colocó entre los cortes, más del 90 por ciento de los pares de explantes se volvieron a conectar.
Sin el andamio, las neuronas que emergen de los explantes se organizaron en paquetes gruesos. Con el andamio, por otro lado, las neuronas crecieron de una manera más aleatoria, siguiendo la red laberíntica de los nanotubos.
La estructura tridimensional parece importante, dijo Benfenati, porque la densidad de conexiones se incrementará y por lo tanto se mejorará el potencial de regeneración y la fuerza de las conexiones con otras células neurales. Esencialmente, la malla tridimensional parece aumentar la probabilidad de que las neuronas puedan encontrar socios, dijo.
Un andamio tridimensional de control hecho de un polímero biocompatible, pero no conductor, no mejoró las reconexiones, mostró el equipo.
El futuro: Si la malla de nanotubos de carbono se usara clínicamente, el cuerpo tendría que tolerarla. Por lo tanto, Ballerini y sus colegas probaron el material en ratas vivas. Implantaron mallas en las cortezas de cerebros de ratas adultas y examinaron a los animales cuatro semanas después. Tanto las neuronas como la microglía habían crecido en la malla, dijo Ballerini, y la inflamación del tejido era mínima.
Este fue un primer paso importante para demostrar que había cierta biocompatibilidad, dijo la investigadora de rehabilitación y neurocientífica Candace Floyd de la Universidad. de Alabama, Birmingham. Pero, realmente, deberían habérselo metido en la médula espinal. . . ese sería el siguiente paso, añadió Floyd.
S. Usmani et al., Las mallas 3D de nanotubos de carbono guían la reconexión funcional de explantes espinales segregados, Science Advances, 2:e1600087, 2016.
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