Les chercheurs développent le traitement neuf pour contrer les effets de la lésion cérébrale traumatique

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Un coup à l'onde choc principale ou puissante sur le champ de bataille peut entraîner les dégâts immédiats et significatifs au crâne d'une personne et le tissu sous lui. Mais le traumatisme ne s'arrête pas là. Le choc règle hors d'une réaction chimique dans le cerveau qui ravage les neurones et les réseaux qui les fournissent les éléments nutritifs et l'oxygène.

C'est les effets secondaires de la lésion cérébrale traumatique (TBI), qui peuvent mener aux dégâts à long terme cognitifs, psychologiques et de moteur de système, qui vexé l'intérêt d'une équipe des techniciens biomédicaux de NJIT.

Pour les contrer, ils développent un traitement, pour être injectés au site des blessures, qui montrent de premiers signes qu'il peut protéger des neurones et stimule la recroissance des vaisseaux sanguins dans le tissu endommagé.

Le défi, les chercheurs disent, est que les cellules du cerveau ne régénèrent pas ainsi que d'autres tissus, tels que l'os, qui peut être une stratégie évolutionnaire pour préserver les liens synaptiques qui maintiennent des souvenirs. Jusqu'à présent, il n'y a aucun traitement efficace pour remettre les neurones endommagés.

Les mécanismes de protection du fuselage le rendent également difficile de pénétrer la barrière hémato-encéphalique, qui entrave la distribution des médicaments.

Les cellules nerveuses répondent au traumatisme en produisant des quantités excessives de glutamate, une neurotransmetteur qui dans des conditions normales facilite apprendre et mémoire, mais aux niveaux toxiques surexcite des cellules, les faisant décomposer.

La lésion cérébrale traumatique peut également avoir comme conséquence l'activation et le recrutement des cellules immunitaires, qui entraînent l'inflammation qui peut mener aux déficits neuraux à court et à long terme en endommageant la structure autour des cellules et en produisant un environnement inflammatoire continuel. »

Biplab Sarkar, camarade post-doctoral en génie biomédical

Sarkar est un membre de l'équipe qui a présenté ce travail à une conférence récente de société chimique américaine.

La demande de règlement de l'équipe se compose d'un imitateur laboratoire-produit d'ependymin, une protéine montrée pour protéger des neurones après des blessures, fixées à une plate-forme de la distribution - une boucle des peptides appelés de protéines courtes, contenue dans un hydrogel - qui a été développé par Vivek Kumar, directeur du développement de médicament de la matière biologique de NJIT, de la découverte et du laboratoire de la distribution.

Après injection, les peptides dans l'hydrogel rassemblent au site de la lésion localisé dans un échafaudage nanofibrous qui imite la matrice extracellulaire, la structure porteuse pour des cellules. Ces matériaux mous possèdent les propriétés mécaniques assimilées au tissu cérébral, qui améliore leur biocompatibility.

Ils introduisent l'infiltration rapide par un grand choix de cellules souche qui agissent en tant que précurseurs pour la régénération et peuvent également fournir un créneau biomimetic pour les protéger.

Maintenant dans des essais animaux précliniques, les rats injectés avec l'hydrogel ont maintenu deux fois autant de neurones de fonctionnement au site de la lésion par rapport au groupe témoin. Ils ont également formé les globules sanguins neufs dans la région.

« L'idée est d'intervenir au bon moment et place pour réduire à un minimum ou renverser les dégâts. Nous faisons ceci en produisant des vaisseaux sanguins neufs dans l'endroit pour remettre l'échange de l'oxygène, qui est réduit dans les patients avec un TBI, et en produisant un environnement dans lequel des neurones qui ont été endommagés dans les blessures sont supportés et peuvent prospérer, » Kumar dit.

Il prolongé, « tandis que le mécanisme exact de l'action pour ces matériaux est actuel à l'étude, leur efficacité devient apparent. Nos résultats doivent être augmentés, cependant, dans une meilleure compréhension de ces mécanismes au niveau cellulaire, ainsi que leur efficacité à long terme et les améliorations comportementales donnantes droit. »

Les collaborateurs James Haorah, un professeur agrégé de génie biomédical, et de ses mamans de Xiaotang d'étudiant de troisième cycle au centre de NJIT pour la biomécanique, les matériaux et le médicament de blessures ont montré comment un certain nombre d'effets chimiques liés TBI peuvent perturber et détruire le réseau vasculaire intégral de cerveau dans la barrière hémato-encéphalique, la bordure protectrice du cerveau, introduisant l'inflammation chronique qui peut mener aux sympt40mes tels que le Trouble de stress goujon-traumatique et l'inquiétude, notamment.

Leur travail actuel fournit des analyses dans la réaction neuroprotective et régénératrice potentielle guidée par les matériaux du laboratoire de Kumar, alors que les futures études essayeront d'analyser d'autres médiateurs de l'inflammation et du flux sanguin dans le cerveau.

Le mécanisme de la mise en oeuvre de Kumar est une boucle personnalisable et comme Lego faite de peptides appelés de protéines courtes, qui se composent d'acides aminés, avec un agent biologique fixé à une extrémité qui peut survivre dans le fuselage pour des semaines et même des mois, où d'autres biomatériaux dégradent rapidement.

Ses obligations de auto-montage sont conçues pour être plus intenses que les forces dispersives du fuselage ; il forme les fibres stables, sans des signes d'induire l'inflammation, qui rapidement incorporé aux tissus spécifiques et au collagène, recrutant les cellules indigènes pour infiltrer.

L'hydrogel, qui se compose également d'acides aminés, est conçu pour déclencher différentes réactions biologiques selon la charge utile jointe. Ces plates-formes peuvent livrer les médicaments et toute autre petite cargaison au-dessus des périodes de jour, de semaine ou longues d'un mois.

Le laboratoire de Kumar a la recherche récent publiée sur des applications s'échelonnant des traitements pour inciter ou éviter la création des réseaux neufs de vaisseau sanguin, pour réduire l'inflammation et pour combattre des microbes.

« L'espoir éventuel est que cette distribution localisée des matériaux régénérateurs peut fournir des bénéfices importants pour un certain nombre de pathologies, » lui note.

Par exemple, l'équipe développée récemment une classe des matériaux qui peuvent être utiles contre l'infection. Ces peptides antimicrobiens nouveaux sont capables de perturber les colonies bactériennes denses et se sont montrés prometteur contre un certain nombre de levures.

Supplémentaire, ils introduisent la prolifération de cellule humaine et actuel sont étudiés pour la cicatrisation. Ce travail était publié cet été en scientifique et technique de biomatériaux du tourillon ACS.

Kumar et son laboratoire ont produit un autre hydrogel conçu pour recruter (propres moyens d'une personne) les cellules souche autologues de pulpe dentaire directement à la cavité désinfectée après le traitement de canal radiculaire. La dent serait régénérée en partie par l'accroissement de incitation des vaisseaux sanguins nécessaires pour supporter le tissu neuf.

Encore un autre traitement basé sur peptide, armé avec des capacités d'antiangiogénique, vise la rétinopathie diabétique, une maladie oculaire affectant plus de 90 millions de personnes mondiaux.

Les gens avec la maladie forment les vaisseaux sanguins immatures dans la rétine, masquant leur visibilité. L'hydrogel peut être injecté directement dans le gel vitréen de l'oeil, où le peptide agit l'un sur l'autre avec les cellules endothéliales dans les vaisseaux sanguins anormaux, les faisant mourir.

« Les biomatériaux conventionnels utilisés dans la régénération de tissu souffrent d'un grand choix de problèmes avec la distribution, assemblage et le biocompatibility, qui peut mener au refus par l'hôte, » Kumar indique. « Nous essayons d'aborder ces éditions avec une technologie conçue pour être universels dans son application, fournissant les matériaux qui persistent dans le tissu et introduisent leurs effets biologiques pendant des longues périodes de temps. »