Guías Nerviosas Innovadoras Podrían Transformar el Tratamiento de Lesiones

La lesión de nervio periférico (LNP) afecta a un montón de gente en Estados Unidos. Una dificultad principal en el tratamiento de esta condición es que los Nervios humanos no se regeneran bien después de dañarse. Cuando los nervios se lesionan, hay tres niveles de daño, siendo el peor la severancia completa del nervio, lo que genera un espacio que complica la sanación.

Los tratamientos actuales para estas lesiones dependen de qué tan mal esté dañado el nervio. El método común para reparar los espacios en los nervios es usar partes de los propios nervios del paciente. Sin embargo, esto tiene desventajas, como la necesidad de tomar nervios sanos del paciente, lo que puede llevar a nuevas complicaciones y limita la cantidad de nervio usable. También hay opciones para usar nervios de donantes, pero esto requiere que el paciente tome medicamentos para evitar que su cuerpo rechace el nuevo tejido nervioso, lo cual puede ser riesgoso.

Otra opción es usar guías nerviosas artificiales, que necesitan ser seguras para el cuerpo y capaces de proporcionar las señales adecuadas para la reparación del nervio. Las mejores de estas imitarían la estructura natural de los nervios, apoyarían el crecimiento de tejido y serían flexibles y se disolverían con el tiempo. Desafortunadamente, las guías nerviosas artificiales existentes no suelen cumplir con todos estos requisitos.

Una solución prometedora es el uso de guías nerviosas naturales a las que se les han eliminado las células. Estas guías desacelularizadas pueden potencialmente reemplazar la necesidad de tomar nervios sanos de los pacientes o usar nervios de donantes. Tienen la ventaja de reducir el riesgo de reacciones inmunitarias, y mantienen propiedades similares a los nervios naturales, lo que ayuda a guiar el crecimiento de nuevo tejido nervioso.

La desacelularización se puede hacer a través de varias técnicas, incluyendo métodos químicos y físicos, que eliminan el material celular mientras mantienen los componentes estructurales importantes necesarios para la reparación del nervio. Sin embargo, eliminar completamente las células también puede eliminar el soporte vital para el crecimiento nervioso. Por lo tanto, encontrar un equilibrio entre eliminar células para prevenir reacciones inmunitarias y mantener los componentes necesarios para la sanación del nervio es crucial.

En nuestro estudio, buscamos crear un nuevo tipo de guía nerviosa combinando nervios de rata desacelularizados con un polímero conductor, poli(3,4-etilendioxitiofeno) o PEDOT. Este polímero es biocompatible y fomenta el crecimiento nervioso y el movimiento celular, lo que lo convierte en una opción ideal para nuestra investigación.

#Ingeniería de Conductos Nerviosos Biohíbridos Conductores

Para crear conductos nerviosos efectivos, comenzamos con nervios ciáticos de ratas, que fueron cuidadosamente extraídos en un ambiente estéril. Tomamos medidas para asegurarnos de que los nervios estuvieran libres de tejido innecesario y luego realizamos un proceso de desacelularización para eliminar todas las células.

Los nervios fueron cortados en pedazos pequeños y tratados con PEDOT utilizando un método donde el polímero se forma en su lugar. Este paso es crucial ya que permite que el PEDOT se integre con el tejido nervioso, mejorando sus propiedades. Se crearon diferentes muestras de nervios modificando las proporciones de los químicos utilizados en el proceso de tratamiento, lo que llevó a nueve muestras de nervios distintas.

Para asegurarnos de que el polímero se integrara correctamente, usamos técnicas específicas para analizar las muestras. Esto incluyó revisar la estructura nerviosa, confirmar la presencia del PEDOT y asegurarnos de que las propiedades naturales del nervio se mantuvieran en gran medida a través del proceso.

#Caracterización Eléctrica de los Nervios Biohíbridos

El objetivo de modificar las guías nerviosas era mejorar su Conductividad, lo cual es crucial para las funciones nerviosas. Realizamos pruebas para medir las propiedades eléctricas de nuestras muestras de nervios biohíbridos en comparación con nervios desacelularizados y no desacelularizados.

Las pruebas de conductividad mostraron que nuestros nervios biohíbridos tenían mejores propiedades eléctricas que las muestras no desacelularizadas, lo que significa que podrían ofrecer un mejor soporte para el crecimiento nervioso. Estábamos particularmente interesados en cómo diferentes tratamientos y ciclos de procesamiento impactaban las características eléctricas.

Luego de optimizar los tratamientos, observamos que las muestras de nervios con mejor rendimiento mostraron mejoras significativas en conductividad en comparación con los nervios desacelularizados. Este hallazgo es esencial, ya que una conductividad adecuada promueve el funcionamiento y regeneración saludable de los nervios.

#Caracterización Biofísica y Bioquímica de los Nervios Biohíbridos

Además de las características eléctricas, también evaluamos las propiedades mecánicas de nuestros conductos nerviosos. Buscamos medir su rigidez y resistencia a la compresión para asegurarnos de que pudieran soportar fuerzas físicas en el cuerpo sin fallar.

Usando varios métodos, encontramos que nuestras muestras de nervios mantenían niveles de rigidez apropiados. Este aspecto es crucial porque los materiales demasiado rígidos pueden obstaculizar el crecimiento nervioso, mientras que los materiales demasiado suaves pueden no proporcionar suficiente soporte.

También examinamos la estructura de las muestras de nervios utilizando técnicas avanzadas de imagen. La microscopía electrónica de barrido nos permitió visualizar cómo se mantenía la estructura nerviosa a pesar del tratamiento con polímero. Entender estas propiedades ayuda a confirmar que nuestros nervios biohíbridos se asemejan estrechamente a los nervios naturales.

Para determinar el contenido restante de hierro de los químicos de procesamiento, empleamos técnicas de fluorescencia de rayos X. Este análisis indicó que, aunque quedaba algo de hierro en las muestras, las cantidades eran mínimas y poco probables de causar daño.

#Cito-Compatibilidad y Hemocompatibilidad de los Nervios Biohíbridos

Antes de considerar nuestros nervios biohíbridos para aplicaciones médicas potenciales, es crítico evaluar su compatibilidad con los sistemas biológicos. Esto implica probar qué tan bien pueden crecer y prosperar las células al estar en contacto con los materiales nerviosos.

Para evaluar la compatibilidad celular, realizamos pruebas utilizando tipos de células específicos cultivadas sobre nuestras muestras de nervios biohíbridos. Los resultados mostraron que nuestros materiales eran compatibles con las células, con un porcentaje significativo de células sanas manteniéndose viables después del contacto con las estructuras nerviosas.

También realizamos pruebas de hemólisis para asegurarnos de que los materiales no desencadenaran reacciones dañinas al estar en contacto con la sangre. Todas nuestras muestras mostraron hemólisis mínima, lo que significa que son seguras para una posible implantación donde podrían entrar en contacto con la sangre.

#Inmunohistoquímica para Evaluar el Crecimiento de Axones Motores

Después de establecer las propiedades fundamentales de nuestros nervios biohíbridos, buscamos probar su efectividad en promover el crecimiento nervioso. Creamos modelos de neuronas motoras espinales humanas para imitar cómo crecerían los nervios en el cuerpo.

Las muestras de nervios fueron co-cultivadas con estos modelos para probar qué tan bien podían crecer los neuronas motoras dentro del nervio biohíbrido. Los resultados fueron prometedores, mostrando un crecimiento significativamente mejorado de axones motores en nuestro nervio biohíbrido en comparación con los nervios desacelularizados tradicionales.

Agregar células de Schwann a nuestros nervios biohíbridos resultó en mejoras aún mayores en el crecimiento de axones. Esto indica que nuestros conductos nerviosos biohíbridos no solo apoyan el crecimiento nervioso, sino que también se integran bien con otros tipos de células de soporte, creando un ambiente propicio para la regeneración.

#Conclusión

Nuestra investigación demuestra el potencial de crear un nuevo tipo de conducto nervioso biohíbrido que combina tejidos nerviosos desacelularizados con polímeros conductores. Estos nervios biohíbridos han mostrado excelentes propiedades eléctricas y mecánicas, junto con compatibilidad con células, lo que indica su idoneidad para la reparación de nervios.

La capacidad de estos conductos para apoyar efectivamente el crecimiento de axones motores presenta una vía prometedora para tratar lesiones de nervios periféricos. Al proporcionar una alternativa confiable a los métodos tradicionales de reparación de nervios, esperamos que nuestros nervios biohíbridos puedan mejorar significativamente los resultados para las personas que sufren de daño nervioso.

La investigación continua para refinar estos materiales y entender sus interacciones con los sistemas biológicos allanará el camino para avances en la ingeniería de tejido nervioso y la medicina regenerativa.