Ученые Томского политехнического университета в составе международной коллаборации синтезировали гидрогель с магнитоэлектрическими наночастицами для восстановления работы мозга после черепно-мозговых травм. Разработка объединяет две стратегии лечения: магнитная стимуляция восстанавливает нейронные связи, а гидрогель снимает воспаление. Лабораторные тесты подтвердили эффективность, сообщили в пресс-службе ТПУ.
Материал представляет собой гидрогель на основе коллагена, гиалуроновой кислоты и метформина, в который инкапсулированы магнитоэлектрические наночастицы. Их структура — «ядро-оболочка»: магнитное ядро из феррита марганца покрыто пьезоэлектрической оболочкой. Под воздействием переменного магнитного поля наночастицы генерируют локальные электрические сигналы, которые стимулируют превращение нервных стволовых клеток в нейроны.
Гидрогелевая матрица, по словам ученых, выполняет сразу несколько функций: защищает здоровые ткани от воспаления, обеспечивает механическую поддержку поврежденного участка и доставляет наночастицы и лекарство строго в целевую зону.
При лечении повреждений центральной нервной системы, поясняют ученые, потеря нейронов и их слабая способность к регенерации является основным препятствием для восстановления. Эффективным методом лечения считается стимуляция миграции нервных стволовых клеток в поврежденный участок нервной ткани с последующим преобразованием их в нейроны.
«Однако вторичные повреждения после черепно-мозговой травмы, включая острое нейровоспаление, окислительный стресс, митохондриальную дисфункцию, также являются препятствиями для восстановления, так как могут усугубить повреждение нейронов и нанести ущерб окружающим здоровым тканям. В связи с этим появляется потребность в поиске комплексных решений, которые действуют и на восстановление нейронных связей, и на снижение воспаления», — прокомментировал соавтор исследования, доцент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Роман Чернозем.
Директор международного научно-исследовательского центра «Пьезо- и магнитоэлектрические материалы» ТПУ Роман Сурменев добавил, что без наночастиц магнитная стимуляция не способна активировать превращение стволовых клеток в нейроны. Разработанные частицы преобразуют внешнее магнитное поле в локальные электрические сигналы.
Лабораторные тесты на животных показали восстановление пространственной ориентации и памяти. В ближайших планах ученых — изучить, как различные параметры магнитной стимуляции и концентрация препаратов влияют на результат.
Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (проект № 24-43-00171). Результаты опубликованы в журнале Journal of Materials Chemistry B.
В работе участвовали ученые ТПУ, Института катализа им. Борескова РАН, Сколтеха, Центра LIFT, ТГУ и Сычуаньского университета (Китай).
