Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Amerykańscy naukowcy stworzyli hydrożel, który w przypadku zwierząt pomaga odzyskać kontrolę nad oddechem po urazie rdzenia kręgowego. Eliminuje to konieczność wentylacji mechanicznej.

Hydrożel może dostarczać czynnik stymulujący neurony [...]. Przy okazji udaje się uniknąć jego układowych skutków ubocznych. Przyglądaliśmy się [głównie] kontrolującemu oddychanie nerwowi przeponowemu. Nasze wstępne badania na modelu zwierzęcym mogą doprowadzić do opracowania terapii dla osób z upośledzeniem oddychania. Niewykluczone, że przydadzą się także do odtworzenia innych funkcji utraconych wskutek urazu - podkreśla prof. Angelo Lepore z Uniwersytetu Thomasa Jeffersona.

Lepore i dr Yinghui Zhong z Drexel University opracowali hydrożel, który wiąże się z neurotroficznym czynnikiem pochodzenia mózgowego (ang. brain-derived neurotrophic factor, BDNF) i uwalnia go w miejscu uszkodzenia. Żel uwalnia go w specyficznej dawce, w kontrolowanym okresie, w konkretnym obszarze i może być bezpiecznie implantowany. Ponieważ jest biokompatybilny, nie uruchamia odpowiedzi immunologicznej - opowiada dr Biswarup Ghosh.

Autorzy publikacji z The Journal for Neuroscience wyjaśniają, że dotąd potencjał BDNF badano np. w terapii stwardnienia zanikowego bocznego. Kiedy jednak BDNF oddziałuje układowo, krążąc we krwi, może powodować skutki uboczne w postaci skurczów mięśni i przewlekłego bólu; pojawia się zwiększona wrażliwość na ból lub odczuwanie bólu pod wpływem bodźców, które normalnie by tak nie zadziałały. Wstrzyknięcie wysyconego BDNF hydrożelu tylko w miejscu urazu może zapobiec tym zjawiskom.

Amerykanie podkreślają, że u szczurów, którym po urazie rdzenia podawano hydrożel z BDNF, wystąpiła 60-70% poprawa kontroli oddychania (mierzona skurczami przepony).

Podczas testów u samic szczurów doprowadzano do urazu rdzenia na poziomie kręgów szyjnych C4/5. Implantacja hydrożelu z BDNF pozwalała zachować funkcję przepony. Oceniano to za pomocą CMAP (od ang. compound muscle action potential), czyli złożonego potencjału czynnościowego, rejestrowanego z mięśnia po stymulacji elektrycznej włókien ruchowych nerwu. Przeprowadzano także elektromiografię.

Hydrożel nie zmniejszał wielkości urazu ani degeneracji ciał neuronów ruchowych, co zasugerowało, że nie chodzi o neuroochronę w obrębie rdzenia. Badania na poziomie komórkowym ujawniły, że hydrożel z BDNF zapobiega "odłączeniu" nerwu od przepony po urazie lub pomaga w ponownym unerwieniu przepony przez motoneurony przeponowe (ang. phrenic motor neurons, PhMNs).

Zespół wykazał również, że hydrożel z BDNF wspomaga odtwarzanie połączeń między centrum kontroli rytmu oddychania, rdzeniem i przeponą.

Choć istnieje jeszcze wiele rodzajów uszkodzeń, które mogą wystąpić podczas urazu rdzenia, dobrze jest widzieć, że za pomocą naszego hydrożelu da się wpłynąć na 2 niezwykle istotne mechanizmy utraty kontroli oddechu - cieszy się Lepore.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przed testami na organizmach leki przeciwnowotworowe są testowane na hodowlach komórek. Naukowcy starają się odtworzyć warunki panujące w ciele. Nad symulującymi tkankę guza rusztowaniami 3D dla komórek czerniaka pracuje od jakiegoś czasu doktorantka z Politechniki Wrocławskiej - mgr inż. Agnieszka Jankowska. Do ich wytworzenia używa hydrożelowego biopolimeru – alginianu sodu, polimeru pochodzenia naturalnego, pozyskiwanego z morskich wodorostów.
      Naukowcy podkreślają, że gdy odpowiednio dobierze się parametry, hydrożel może mieć zbliżone właściwości do tkanki, w której zachodzi namnażanie komórek nowotworu. Oprócz tego cechuje go biokompatybilność, mała toksyczność i niska cena. Co ważne, można go też formować. Nic więc dziwnego, że często stosuje się go do tworzenia rusztowań czy nośników leków.
      Odtwarzanie warunków panujących w żywych organizmach
      Jest pewien paradoks w moich badaniach. Robię teraz wszystko, żeby stworzyć jak najlepsze warunki dla komórek nowotworowych. Tak by jak najszybciej się rozwijały i namnażały podobnie jak w ludzkim ciele. Wszystko po to, by potem potraktować je lekami, które – mamy nadzieję – je zniszczą i pozwolą na opracowanie spersonalizowanych terapii - mówi Jankowska.
      Promotorami pracy doktorskiej mgr inż. Jankowskiej są naukowcy z PWr i Uniwersytetu Medycznego im. Piastów Śląskich we Wrocławiu: dr hab. inż. Jerzy Detyna i dr hab. n. med. inż. Julita Kulbacka.
      Doktorantka wyjaśnia, że przez to, że są płaskie (mają postać 2D), hodowle nie odzwierciedlają zbyt dokładnie warunków panujących w żywych organizmach. Komórki nowotworowe inaczej w nich funkcjonują. Mają ze sobą kontakt tylko na krawędziach, zmieniają swój kształt i zupełnie inaczej współpracują z sąsiadującymi komórkami, nie będąc w stanie stworzyć mikrośrodowiska - podkreślono w komunikacie prasowym uczelni.
      Ma to poważne konsekwencje, ponieważ niejednokrotnie okazuje się, że leki, które w laboratorium sprawowały się bardzo dobrze, w organizmach żywych mają już niższą skuteczność. Nic więc dziwnego, że z myślą o skróceniu badań klinicznych naukowcy z różnych ośrodków dążą do badań na trójwymiarowych strukturach.
      Prace nad parametrami
      Rusztowanie 3D mgr inż. Jankowskiej składa się ze wspomnianego alginianu sodu, a także żelatyny i różnych innych dodatków. Doktorantka stara się ustalić odpowiednie parametry. To bardzo ważne, bo odchylenia procesu drukowania będą oddziaływać na zwartość konstrukcji czy przeżycie komórek.
      [...] Uzyskanie z hydrożeli struktur o konkretnym kształcie to duże wyzwanie. Podobnie jak zagwarantowanie warunków, w których komórki nowotworowe przeżyją proces biodruku. Trzeba więc ustalić właściwe stężenie, rodzaje dodatków, wilgotność, temperaturę otoczenia i tuszu w głowicy oraz stołu drukarki, ale także m.in. prędkość druku, ciśnienie, średnicę dyszy albo igły drukującej, ścieżkę drukowania i wiele innych parametrów - wylicza Jankowska, dodając, że znalezienie właściwych parametrów wymaga czasu, to praca na lata.
      W przyszłości doktorantka chce drukować za pomocą dwóch głowic drukarki naraz. Pierwszą warstwę utworzy hydrożel z lekiem przeciwnowotworowym (terapeutykiem), drugą - hydrożel z komórkami nowotworowymi.
      Co po badaniach podstawowych?
      [...] Gdy zakończę badania podstawowe, kolejną ścieżką badań mogłyby być próby wytworzenia struktur przepływowych. Rusztowanie, nad którym teraz pracuję, będzie strukturą stałą. Do otoczonych lekiem komórek, które znajdą się w środku, nic już więcej nie będziemy mogli dostarczyć. Natomiast struktura przepływowa mogłaby symulować cały system odprowadzania i doprowadzania krwi w organizmie, z odpowiednim ciśnieniem i w odpowiednim cyklu. Dzięki temu badania leków jeszcze lepiej oddawałyby ich działanie w naszym ciele - wskazuje badaczka.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Wiele terapii przeciwnowotworowych pozwala skutecznie usunąć guzy czy komórki nowotworowe. Problem jednak stanowią nowotworowe komórki macierzyste (CSC), które mogą się reprodukować i doprowadzić do nawrotu choroby. Stworzenie leków, które byłyby w stanie zidentyfikować i niszczyć CSC poprawiłoby efektywność leczenia przeciwnowotworowego.
      CSC są obecne w guzach w bardzo małej liczbie, przez co trudno je odnaleźć. Dlatego też naukowcy z Uniwersytetu Hokkaido oraz japońskiego Narodowego Instytutu Badań nad Rakiem stworzyli nowatorski hydrożel, który – jak się okazało – błyskawicznie zmienia komórki nowotworowe w nowotworowe komórki macierzyste.
      Żel zawiera dwie sieci polimerowe o różnych właściwościach mechanicznych. Pierwszą sieć tworzy sztywny żel polielektrolitowy, drugą zaś elastyczny naturalny żel polimerowy.
      Nowatorski żel służy jako sztuczne mikrośrodowisko do wzbudzania reakcji w CSC. Główny autor badań, Shinya Tanaka mówi, że żel ten może stać się potencjalną bronią do zwalczania nowotworów i może mieć unikatowego zastosowania w medycynie regeneracyjnej.
      Elastyczność żelu przypomina środowisko wymagane przez CSC, przez co może pobudzać macierzyste komórki nowotworowe do odnawiania się i tworzenia nowej generacji komórek macierzystych, co może ułatwić wykrywanie CSC, poprawić diagnostykę oraz umożliwić wytwarzanie zindywidualizowanych leków.
      Naukowcy przeprowadzili testy efektywności swojego żelu. W tym celu hodowali w laboratorium linie komórek sześciu ludzkich nowotworów: mięsaka, nowotworu macicy, płuc, okrężnicy, pęcherza i mózgu. Okazało się, że zaledwie po 24 godzinach od nałożenia komórek na żel wszystkie komórki uformowały sferyczne struktury. Struktury zawierały one dużą liczbę CSC. Tymczasem w guzach pierwotnych komórki tego typu rzadko występują. Eksperyment wskazuje, że dzięki interakcji zróżnicowanych komórek nowotworowych z żelem dochodzi do ich przeprogramowania w nowotworowe komórki macierzyste.
      Badacze dodatkowo zajęli się glejakiem, bardzo śmiertelnym złośliwym nowotworem mózgu. Po kontakcie z żelem komórki nowotworowe pobrane od czterech pacjentów bardzo szybko zmieniły się w CSC. Naukowcy zauważyli, że w komórkach tych doszło do bardzo intensywnej ekspresji proteiny Sox2, która odpowiada za przeprogramowywanie komórek nowotworowych. Odkrycie tego mechanizmu pozwala na lepsze zrozumienie działania żelu.
      Obecnie japońscy naukowcy badają, w jaki sposób właściwości ich żelu wpływają na komórki, szczególnie zaś na tym, w jaki sposób jego właściwości chemiczne wpływają na proces przeprogramowywania komórek.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Na całym świecie żyją dziesiątki milionów osób, które w różnym stopniu utraciły sprawność fizyczną po urazowym uszkodzeniu mózgu. Nadzieją dla nich może być „klej do mózgu”, czyli specjalny hydrożel, opracowany w Regenerative Biosceinces Center na University of Georgia.
      Twórcy hydrożelu wykazali właśnie, że nie tylko chroni on przed dalszą utratą tkanki mózgowej po poważnym urazie, ale może również pomagać w regeneracji nerwów.
      Wyniki badań, opisanych na łamach Science Advances, dostarczają pierwszych wizualnych i funkcjonalnych dowodów na to, że pod wpływem „kleju do mózgu” następuje naprawa obwodów nerwowych. Nasze badania dają nam wgląd w to, jak przebiega regeneracja uszkodzonych regionów mózgu u zwierząt, przed którymi postawiono specyficzne zadania dotyczące sięgnięcia i schwytania przedmiotu, mówi profesor Lohitash Karumbaiah.
      Uczony stworzył specjalny hydrożel w 2017 roku. Został on zaprojektowany tak, by naśladował strukturę i funkcję cukrów w komórkach mózgu. Żel zawiera kluczowe struktury pozwalające mu na łączenie się z czynnikiem wzrostu fibroblastów i neurotroficznym czynnikiem pochodzenia mózgowego, dwoma ważnymi białkami, które zwiększają przeżywalność i regenerację komórek mózgu po urazie.
      Przeprowadzone długoterminowe badania wykazały, że po 10 tygodniach u zwierząt, u których zastosowano hydrożel "doszło do naprawy poważnie uszkodzonej tkanki mózgowej. Zwierzęta te szybciej się rehabilitowały, niż te, u których materiału tego nie stosowano".
      Badania trwały 4-5 lat. Wszystko jest tak szczegółowo udokumentowane, że po przeczytaniu wszystkich zebranych przez nas informacji, każdy uwierzy, iż pojawiła się nowa nadzieja dla ludzi z poważnym uszkodzeniem mózgu, mówi Charles Latchoumane, główny autor badań, który pracuje też w centrum NeurRestore w Lozannie. Centrum to skupia się na badaniach nad odwróceniem utraty funkcji neurologicznych u ludzi cierpiących na chorobę Parkinsone oraz inne schorzenia neurologiczne, do których doszło w wyniku urazu lub udaru.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Uniwersytetu Minnesoty opracowali metodę druku 3D, która wykorzystuje technikę przechwytywania ruchu, by drukować czujniki bezpośrednio na kurczących się i rozszerzających narządach.
      Warto przypomnieć, że dwa lata temu ten sam zespół nadrukował elektronikę na poruszającą się dłoń. Technikę później rozwinięto. Opracowaliśmy działający in situ system druku 3D, który oszacowuje ruch i deformacje docelowej powierzchni, by dostosować działanie urządzenia w czasie rzeczywistym - napisano w artykule opublikowanym na łamach Science Advances.
      Przesuwamy granice druku 3D w rejony, o których lata temu w ogóle nie myśleliśmy - podkreśla Michael McAlpine. Druk 3D na poruszających się obiektach sam w sobie jest już wystarczająco trudny, tu zaś musimy [dodatkowo] znaleźć sposób na drukowanie na powierzchni, która odkształca się w czasie rozszerzania i kurczenia.
      Eksperymenty zaczęły się od balonowatej powierzchni i specjalnej drukarki 3D. Wykorzystano markery do przechwytywania ruchu, które pozwalały urządzeniu dostosować ścieżkę wydruku do ruchów podłoża. Później przyszedł czas na zwierzęce (świńskie) płuco, które sztucznie wypełniano powietrzem. Ku uciesze naukowców, próba nadrukowania hydrożelowego czujnika naprężeń zakończyła się sukcesem. McAlpine dodaje, że w przyszłości tę samą technikę można by zastosować do drukowania 3D czujników na pompujących sercu.
      [...] To duży krok naprzód w zakresie połączenia technologii druku 3D z robotami chirurgicznymi. W przyszłości druk 3D będzie [...] stanowić część większych autonomicznych systemów robotycznych.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Dzięki amerykańsko-chińskiej współpracy powstała hydrożelowa powłoka, która zapobiega tworzeniu się lodu aż na trzy sposoby. Naukowcy podkreślają, że inspirowali się naturalnymi mechanizmami, które nie dopuszczają do zamarzania krwi kilku gatunków ryb z Antarktyki.
      Autorzy artykułu z pisma Matter sugerują, że nowa powłoka będzie tanim i wszechstronnym sposobem na zapobieganie oblodzeniu skrzydeł samolotów czy rur. To pierwszy materiał, który zapobiega tworzeniu się lodu, wpływając na 3 różne procesy.
      Choć dysponujemy rozmaitymi rozwiązaniami antyoblodzeniowymi, są one tak pomyślane, by wpływać tylko na niektóre aspekty tego złożonego procesu albo działać tylko na pewnych rodzajach powierzchni. Nowa powłoka jest rozwiązaniem kompleksowym, które zapobiega powstawaniu lodu na wielu różnych powierzchniach, od tworzyw, przez metale, po ceramikę, w dodatku w różnych warunkach - opowiada Ximin He z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles. Poza tym materiał łatwo uzyskać i jest ponoć bardzo wytrzymały.
      Żel składa się głównie z wody, ale jego kluczowym składnikiem jest poli(dimetylosiloksan), polimer z grupy silikonów, używany m.in. do produkcji soczewek kontaktowych czy jako dodatek do kosmetyków (E900).
      Gdy nasprejuje się go na powierzchnię, tworzy cienką przezroczystą powłokę, która zapobiega oblodzeniu na 3 różne sposoby: obniża temperaturę zamarzania wody na powierzchni (hamuje nukleację), opóźnia wzrost kryształów lodu (rozprzestrzenianie się lodu), a także utrudnia jego przywieranie, czyli adhezję.
      Akademicy przetestowali powłokę na różnych materiałach, w tym na plastiku, szkle, ceramice i metalach. Ustanowili rekord, zapobiegając tworzeniu się lodu do momentu, aż temperatura osiągnęła -31°C. Poprzedni rekord padł w 2016 r. i wynosił -28°C; różne powłoki nanoszono m.in. na szkło. Pracami zespołu kierował wtedy Jianjun Wang z Chińskiej Akademii Nauk; jest on współautorem również ostatniego badania.
      Oprócz tego hydrożel pozwolił na ustanowienie rekordu odnośnie do czasu odroczenia tworzenia lodu w temperaturze -25°C. By na spryskanych nim powierzchniach z tworzywa, szkła, ceramiki i metalu utworzył się w tej temperaturze lód, musiało minąć ponad 65 min, a więc o ponad 40 min więcej niż przy poprzednim rekordzie, który także padł podczas studium z 2016 r.
      Nawet jeśli na powierzchni, na której zastosowano hybrydowy antyoblodzeniowy hydrożel, utworzy się lód, łatwo go usunąć za pomocą szczotki czy dmuchawy (nie trzeba skrobać czy podgrzewać).
      W latach 60. naukowcy odkryli, że kilka gatunków ryb antarktycznych wytwarza białka zapobiegające zamarzaniu (ang. anti-freeze proteins, AFP) krwi. Później stwierdzono, że także owady wytwarzają AFP, dzięki czemu ich płyny ustrojowe nie zamarzają. U bakterii AFP stwierdzono po raz pierwszy w 1993 r. W następnych latach opisano wiele bakterii zdolnych do syntezy takich białek. Wiadomo, że dysponują nimi także rośliny.
      Nowa powłoka jest bioinspirowana (działa po części dlatego, że naśladuje molekularną strukturę tych białek).
      Większość eksperymentów przeprowadzono w laboratorium, ale jeden test odbył się na dworze, w Pekinie, w temperaturach ujemnych.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...