Čínští fyzici vyvinuli pružný a vodivý hydrogel, který by mohl pomoci opravit či dokonce nahradit poškozené periferní nervy. Ty jsou přitom velice důležité, neboť přenášejí impulsy z mozku do zbytku těla.
V posledních letech se do popředí zájmu fyziků a biologů dostává tzv. flexibilní elektronika. Umožňuje totiž použít bioelektrické materiály jako umělé tkáně in vivo, tedy přímo v těle pacienta. Hydrogely - příčně zesíťované polymerní řetězce - dokáží zadržovat velké množství vody (až stokrát víc, než kolik samy váží v suchém stavu) a mají podobnou strukturu jako nervové tkáně.
Čínští fyzici je ve svém novém výzkumu testovali na zvířatech, převážně myších, které měly poškozený sedací nerv. Zjistili, že materiál zůstává vodivý, i když se roztahuje. Jeho vodivost se navíc zlepšovala při aplikaci záření v blízkosti infračerveného spektra. To podle vědců znamená, že by hydrogel mohl být využit i v případech, kdy je poškozena relativně velká část nervu (10 mm a více).
Periferní nervy tvoří vlákna nervových buněk, které jsou uloženy v míše a kolem ní. Tyto buňky jsou zodpovědné za přenos impulsů vykonávajících pohyb svalů a přenos vjemů čití. Porušení nebo poranění periferních nervů může mít pro pacienta velmi vážné důsledky, jako je například chronická bolest nebo ochrnutí. Oprava či léčba poškozeného nervu je přitom velmi komplikovaná.
V současnosti patří mezi hlavní metody léčby poškozených nervů transplantace, kdy lékaři chirurgicky odstraní určitou část zdravého nervu z jiného místa v těle a tu zjednodušeně řečeno „přišijí“ ke konci přerušeného nervu. Tento přístup má však řadu nedostatků. Ne vždy se totiž podaří obnovit funkci nervu a chirurgický zákrok se musí několikrát opakovat. Další metodou, která napomáhá obnovení motorických a senzorických funkcí, je tkáňové inženýrství. V tomto případě je využíván přírodní nebo syntetický materiál, který se „naroubuje“ na nervové buňky spolu s podpůrnými buňkami. Nevýhodou však je pomalé zotavování buněk.
Vědci z Nanjing University teď vyvinuli alternativní techniku. Použili mechanicky tuhý, ale přitom ohebný vodivý hydrogel obsahující biokompatibilní polymery - polyakrylamid a vodivý polyanilin. Tyto polymery tvoří 3D mikroporézní síť, která po implantaci dovoluje nervovým buňkám, aby se na ni „přilepily“, a nahradily tak poškozenou tkáň.
Hydrogel je pro bioelektrické signály vodivý. Čínští fyzici to prokázali tak, že hydrogel implantovali ropuchám a také krysám s poškozeným sedacím nervem a měřili množství procházejícího proudu. Pomocí elektromyografie (elektromyografie studuje funkci kosterního svalstva tím, že měří elektrické biosignály, které ze svalů vycházejí a vznikají v důsledku svalové aktivity) zjistili, že nervům se v rozmezí jednoho až osmi týdnů po operaci vrátily jejich bioelektrické vlastnosti a zvířata se dokázala lépe pohybovat.
Vědci také přišli na to, že bioelektrický proud se dá zesílit působením záření v blízké infračervené oblasti (zde konkrétně došlo k zesílení z 1,95 nA na 2,3 nA). Toto záření dokáže proniknout hluboko do biologických tkání. Ukázalo se, že hydrogel je na světlo těchto vlnových délek poměrně citlivý a že zesílený bioelektrický signál dokáže zlepšit vodivost nervu a usnadnit jeho uzdravování.
Další, neméně důležitou výhodou podle fyziků je, že při mechanickém protažení zůstává hydrogelový materiál vodivý, stejně jako je tomu v případě přírodní tkáně. Znamená to, že je schopen vstřebávat různé mechanické zátěže vznikající při pohybu.
Původní studie vyšla v ACS Nano.
Mohlo by vás také zajímat:
Vědci
objevili nové kvazičástice v grafenu
Ozonová
díra je největší za posledních několik let
Elektronická
kůže cítí tlak, teplotu i bolest