توفر المادة الحيوية الكهرضغطية إمكانات علاجية جديدة لإصابات الجهاز العصبي المركزي
ابتكر باحثو باث مادة جديدة لعلاج إصابات الجهاز العصبي المركزي والأمراض التنكسية العصبية، مما يوفر الأمل في علاجات جديدة
ابتكر باحثون في جامعة باث وجامعة كيلي مادة مركبة جديدة يمكن أن تساعد الخلايا الجذعية العصبية على النمو
يمكن استخدام هذه المادة في علاجات جديدة لإصابات الجهاز العصبي المركزي والأمراض التنكسية العصبية
مصنوع من جزيئات السليلوز والسيراميك الانضغاطي، وهو مركب مستدام وله مجموعة من الخصائص التي تعني أنه يمكن أن يساعد في إصلاح إصابات الدماغ والحبل الشوكي
وبالإضافة إلى الإصابات المؤلمة، يمكن استخدام هذه المادة لعلاج أمراض بما في ذلك مرض الزهايمر ومرض باركنسون.
يمكن لمادة جديدة قابلة للزراعة نشطة كهربائيًا، والتي يمكن أن تساعد في إعادة نمو الخلايا في الدماغ والحبل الشوكي، أن تعيد تحديد آفاق الشفاء للمرضى الذين يعانون من إصابات تغير حياتهم أو يعانون من أمراض التنكس العصبي.
يمكن استخدام مركب السليلوز الكهرضغطي ثلاثي الأبعاد، الذي ابتكره خبراء في جامعة باث وجامعة كيلي والمفصل في ورقة بحثية نُشرت اليوم، بمثابة “سقالة” مخصصة يمكن من خلالها توصيل الخلايا الجذعية العصبية (NSCs) بدقة إلى الإصابة. المواقع، مما يساعد على إصلاح وتجديد الخلايا العصبية والأنسجة المرتبطة بها بشكل فعال والتي تعد ضرورية للتعافي.
ويقول فريق المهندسين والكيميائيين وعلماء الأعصاب إن المادة توفر القدرة على إنشاء علاجات جديدة للمساعدة في استعادة الوظائف الحركية أو الحسية أو المعرفية للأشخاص الذين عانوا من إصابات الجهاز العصبي المركزي (CNS)، أو أمراض التنكس العصبي مثل مرض الزهايمر ومرض باركنسون. . تؤثر إصابات الجهاز العصبي المركزي، الناجمة عن صدمة في الدماغ أو الحبل الشوكي، على ملايين الأشخاص في جميع أنحاء العالم، وهي من بين الحالات الطبية الأكثر صعوبة في العلاج.
وقال الدكتور حميدة خنبره، محاضر أول في قسم الهندسة الميكانيكية بجامعة باث وعضو في مركز المواد والعمليات والهياكل المتكاملة (IMPS): “إنها مادة حيوية رائدة، ولديها القدرة على إعادة تحديد الآفاق المستقبلية”. للشفاء من إصابات الجهاز العصبي المركزي أو أمراض التنكس العصبي، فهو يوفر الأمل في العلاجات المستقبلية التي يمكن أن تساعد المرضى على استعادة الوظائف الحيوية التي تغير حياتهم.
“كما أنه يوفر للأطباء إمكانية إنشاء أدوات علاجية لعلاج الحالات من هذا النوع وإنشاء فئة جديدة من المواد الحيوية متعددة الاستخدامات التي تجمع بين الإشارات الميكانيكية والكهربائية والبيولوجية.
“كما هو الحال مع أي تقنية طبية جديدة، هناك العديد من الخطوات التي لا يزال يتعين اتخاذها لنقل هذا من منضدة المختبر إلى السرير، ولكننا متشجعون لأننا تمكنا من إنشاء مركب جديد ومتطور للغاية ومستدام يجمع بين العديد من الصفات المرغوبة ويمكن استخدامه في مجموعة من التطبيقات.”
مادة متعددة الوظائف توفر إمكانات علاجية
تم تفصيل المادة المركبة في بحث جديد نُشر اليوم (6 يناير 2025) في مجلة Cell Reports Physical Sciences، وهي مصنوعة من جزيئات السليلوز ونيوبات الصوديوم والبوتاسيوم (KNN) الخزفية الانضغاطية. وتبدو غرسات “السقالة” التي يمكن إنشاؤها بها وكأنها أنابيب صغيرة تشبه الورق، ويمكن تصنيعها خصيصًا للمرضى الأفراد.
إن مفتاح الإمكانات السريرية للمركب هو طبيعته المتعددة الوظائف، كما أن استخدام السليلوز – وهو مكون هيكلي متاح على نطاق واسع للنباتات والطحالب – يعني أنه مستدام للغاية.
تم إنشاؤها من خلال عملية تسمى التجميد الاتجاهي، وتم تحسين هيكلها لتشجيع نمو الخلايا في اتجاه معين – أثناء نموها في الحبل الشوكي – مما يعني أنها تستطيع إصلاح وإعادة ضم الأنسجة المتضررة بسبب الإصابات المؤلمة، وإصلاح المسارات الكهربائية. التي تحمل الإشارات من الدماغ. كما أن المادة مسامية أيضًا، مع وجود مساحة لخلايا جديدة لتنمو بشكل طبيعي، مما يحاكي الشبكة ثلاثية الأبعاد في الجسم.
علاوة على ذلك، فهو قابل للتحلل بيولوجيًا بواسطة الإنزيمات، لذلك يمكن جعله يذوب داخل الجسم بمجرد أن تؤدي الغرسة وظيفتها.
والأهم من ذلك، أن الجسيمات الدقيقة الخزفية لها خصائص كهرضغطية – مما يعني أنها تولد شحنات كهربائية عند وضعها تحت الضغط أو من خلال حركة الجسم، مما يمنح الخلايا الجذعية التحفيز الذي تحتاجه للنمو.
إن الجمع بين هذه الخصائص، والطريقة التي تسمح بها ببناء السقالة، يجعل المادة مثالية كوسيلة لتوصيل الخلايا الجذعية العصبية، ولكي تنمو وتتمايز إلى خلايا عصبية وظيفية مطلوبة للإصلاح والتعافي.
العلاجات المخصصة تطبيق محتمل
كان الدكتور فلاد جاركوف، باحث الدكتوراه في قسم الكيمياء بجامعة باث، هو الباحث الرئيسي في البحث. ويقول إن المادة توفر إمكانات كبيرة للعلاجات المستقبلية المخصصة: “إحدى الطرق التي يمكن من خلالها تطبيق ذلك هي استخدام التصوير المقطعي لموقع الإصابة لنموذج زرع ثلاثي الأبعاد دقيق للغاية يمكنه تلبية الاحتياجات المحددة للمريض عن طريق سد الفجوات الناتجة بدقة. بسبب إصابة الدماغ أو الحبل الشوكي.
“إن التركيز على إيجاد طريقة لمساعدة نمو الخلايا الجذعية العصبية أمر صعب للغاية، لأنها من بين الخلايا الأكثر تعقيدًا في أجسامنا. وكان علينا الاعتماد على مجموعة من الخبرات – في الهندسة الميكانيكية والكيمياء وعلم الأعصاب وعلوم المواد، للوصول إلى هذه النقطة.
“باعتباره علاجًا طبيًا متقدمًا مخصصًا، فإنه يتطلب مزيدًا من التطوير ليصبح حقيقة في مستشفياتنا، ولكننا نأمل أن يكون هذا بداية لإيجاد حل لمساعدة العديد من الأشخاص حول العالم الذين يعانون من إصابات الدماغ والحبل الشوكي التي تغير حياتهم”. “.
وسيشمل التطوير المستقبلي للمركب والمزروعات اختبارات التوافق الحيوي والفعالية، ومواصلة تحسين المواد وطرق التجميد والتجميد وتوسيع نطاق التصنيع، بالإضافة إلى الموافقة التنظيمية.
الورقة مركبات السليلوز الكهرضغطية ثلاثية الأبعاد كزراعة متقدمة متعددة الوظائف لزراعة الخلايا الجذعية العصبية يتم نشره اليوم في تقارير الخلية العلوم الفيزيائية.
تم تمويل البحث من قبل خريجي جامعة باث من خلال منحة هيوز للدكتوراه وبدعم من معهد الجامعة للتكنولوجيات المستدامة والدائرية (ISCT).
