分子支架为脊髓损伤提供新方法

根据《ACSNano》最近发表的研究结果，西北医学的科学家们开发出了一种能够增强神经元电活动和生长的分子“支架”，这可能有助于治疗脊髓损伤。

根据国家脊髓损伤统计中心的数据，美国每年诊断出17,730例新的脊髓损伤，估计有291,000人患有脊髓损伤

中枢神经系统损伤，包括脊髓损伤，通常会导致长期神经系统功能障碍，因为这些神经元的再生能力有限。该研究的资深作者、材料科学与工程、化学、医学和生物医学工程董事会教授SamuelStupp博士表示，当前的研究调查了增强再生过程的新方法。

“目前基本上还没有有效的中枢神经系统再生疗法，”斯图普说。他也是辛普森奎里生物纳米技术研究所(SQI)及其附属研究中心再生纳米医学中心的创始所长。“关于使用干细胞和小分子药物有一些想法，但我们的方法非常不同。

“我们开发了纳米级纤维，由数以万计的分子形成，能够向神经元和其他细胞发出信号，并由完全安全使用的天然构建块制成。通过设计，水溶性纳米纤维立即凝胶成注射到需要再生的组织部位后会形成支架状结构。几周后，支架跳跃开始再生过程，然后分解成细胞的营养物质。”

先前的研究表明，某些蛋白质可以被引入脊髓损伤部位以促进愈合，但这些蛋白质的半衰期较短，无法提供持久的效果。

在这项研究中，研究人员试图开发一种新型纳米纤维，它可以模仿netrin-1蛋白的生物活性，并且可以长时间持续向神经元传递信号。众所周知，Netrin-1可以促进新的神经连接和生长，并有助于引导轴突(传输电信号的神经元的长延伸)到达目标，从而在脊髓损伤后恢复行走能力。

首先，研究人员设计了一种肽两亲物，这是Stupp实验室用来制造生物活性纳米纤维的分子类型，它附着有一个netrin-1模拟环状肽，可以与特定的细胞受体相互作用。研究表明，与蛋白质相比，netrin-1模拟肽非常小，并且包含一个关键的氨基酸序列，可以激活靶细胞受体以获得所需的生物活性。

当研究人员在体外将纳米纤维暴露于小鼠皮质神经元时，他们观察到电活动增强，神经突生长更多，这是神经再生的关键指标。研究表明，蛋白质分析证实，纳米纤维激活了神经元netrin-1受体，并在较长时间内成功模拟了该蛋白质。

“我们发现netrin-1模拟肽两亲纳米纤维能够与netrin-1蛋白一样具有生物活性，”生物医学工程博士卡拉·史密斯(CaraSmith)说。Stupp实验室的候选人和论文的第一作者。“它不仅能够增强神经突的生长，而且还能够影响神经元的成熟并指导新突触或神经元之间通讯点的发育。”

Stupp说，Stupp实验室已经完成了一项初步研究，评估纳米结构在活体动物中的治愈能力，并取得了一些有希望的早期结果。

Stupp说：“这种纳米纤维为中枢神经系统再生提供了一种非常有效的疗法，它使用起来完全安全，具有生物活性并且非常有效。”“一旦完成工作，它们还可以安全地生物降解。目前还不存在这样的平台。”

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