Los investigadores están desarrollando nueva terapia para contradecir los efectos de la lesión cerebral traumática

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Un choque a la onda expansiva principal o potente en el campo de batalla puede causar daño inmediato, importante al cráneo de una persona y el tejido debajo de él. Pero el trauma no para allí. El impacto fija de una reacción química en el cerebro que devasta las neuronas y las redes que las suministran los alimentos y el oxígeno.

Es los efectos secundarios de la lesión cerebral traumática (TBI), que pueden llevar al daño cognoscitivo, psicológico y del motor a largo plazo del sistema, que piqued el interés de personas de los ingenieros del biomedical de NJIT.

Para contradecirlos, están desarrollando una terapia, para ser inyectados en el sitio del daño, que muestra indicaciones tempranas que puede proteger las neuronas y que estimula el nuevo crecimiento de los vasos sanguíneos en el tejido dañado.

El reto, los investigadores dicen, es que las neuronas no regeneran así como otros tejidos, tales como hueso, que puede ser una estrategia evolutiva para preservar las conexiones sinápticas que conservan memorias. Hasta la fecha, no hay tratamiento efectivo para restablecer las neuronas dañadas.

Los mecanismos protectores de la carrocería también hacen difícil penetrar la barrera hematoencefálica, que obstaculiza el lanzamiento de medicaciones.

Las células nerviosas responden al trauma produciendo cantidades excesivas de glutamato, un neurotransmisor que en condiciones normales facilite el aprendizaje y memoria, pero en las células de los overexcites de los niveles del tóxico, haciéndolas analizar.

La lesión cerebral traumática puede también dar lugar a la activación y al reclutamiento de las células inmunes, que causan la inflamación que puede llevar a los déficits de los nervios a corto y largo plazo dañando la estructura alrededor de las células y creando un ambiente inflamatorio crónico.”

Biplab Sarkar, persona postdoctoral en la ingeniería biomédica

Sarkar es una pieza de las personas que presentaron este trabajo en una conferencia reciente de la sociedad de substancia química americana.

El tratamiento de las personas consiste en un imitador laboratorio-creado del ependymin, una proteína mostrada para proteger las neuronas después del daño, sujetado a una plataforma del lanzamiento - un cabo de las proteínas cortas llamadas los péptidos, contenido en un hidrogel - que fue desarrollado por Vivek Kumar, director del revelado de la droga del biomaterial de NJIT, del descubrimiento y del laboratorio del lanzamiento.

Después de la inyección, los péptidos en el hidrogel vuelven a montar en el sitio localizado del daño en un andamio nanofibrous que imite la matriz extracelular, la estructura portante para las células. Estos materiales suaves poseen las propiedades mecánicas similares al tejido cerebral, que perfecciona su biocompatibility.

Ascienden la infiltración rápida por una variedad de células madres que actúen como precursores para la regeneración y puedan también ofrecer un lugar biomimetic para protegerlos.

Ahora en juicios animales preclínicas, las ratas inyectadas con el hidrogel conservaron dos veces tantas neuronas de funcionamiento en el sitio del daño con respecto al grupo de mando. También formaron a los nuevos glóbulos en la región.

“La idea es intervenir en el momento adecuado y el lugar de disminuir o de invertir daño. Hacemos esto generando los nuevos vasos sanguíneos en el área para restablecer la cantina del oxígeno, que se reduce en pacientes con un TBI, y creando un ambiente en el cual las neuronas que se han dañado en el daño se soportan y pueden prosperar,” Kumar dice.

Él continuó, “mientras que el mecanismo exacto de la acción para estos materiales es actualmente debajo estudio, su eficacia está llegando a ser evidente. Nuestros resultados necesitan ser desplegados, sin embargo, en una mejor comprensión de estos mecanismos en el nivel celular, así como su eficacia a largo plazo y las mejorías del comportamiento resultantes.”

Los colaboradores James Haorah, un profesor adjunto de la ingeniería biomédica, y su estudiante de tercer ciclo Xiaotang mA en el centro de NJIT para la biomecánica, los materiales y el remedio del daño han mostrado cómo varios efectos químicos TBI-relacionados pueden romper y destruir vasculatura integral del cerebro en la barrera hematoencefálica, la banda protectora del cerebro, ascendiendo la inflamación crónica que puede llevar a los síntomas tales como trastorno por estrés postraumático y ansiedad, entre otros.

Su trabajo actual ofrece discernimientos en la reacción neuroprotective y regeneradora potencial conducida por los materiales del laboratorio de Kumar, mientras que los estudios futuros tentativa analizar a otros mediadores de la inflamación y del flujo de sangre en el cerebro.

El mecanismo del lanzamiento de Kumar es un adaptable, Lego-como el cabo hecho de las proteínas cortas llamadas los péptidos, que se componen de aminoácidos, con un agente biológico sujetado en un extremo que pueda sobrevivir en la carrocería para las semanas e incluso los meses, donde otros biomateriales degradan rápidamente.

Sus ligazones de uno mismo-montaje se diseñan para ser más fuertes que las fuerzas dispersivas de la carrocería; forma fibras estables, sin signos de inducir la inflamación, que rápidamente incorporado en tejidos específicos y el colágeno, reclutando las células nativas para infiltrar.

El hidrogel, que también se compone de aminoácidos, se dirige para accionar diversas reacciones biológicas dependiendo de la carga útil sujetada. Estas plataformas pueden entregar las drogas y el otro pequeño cargamento durante los períodos del día, de la semana o mes-largos.

El laboratorio de Kumar ha publicado recientemente la investigación sobre los usos que colocaban de terapias para incitar o para prevenir la creación de las nuevas redes del vaso sanguíneo, para reducir la inflamación y para combate microbios.

“La esperanza final es que ese lanzamiento localizado de materiales regeneradores puede ofrecer las ventajas importantes para varias patologías,” él observa.

Por ejemplo, las personas recientemente desarrolladas una clase de los materiales que pueden ser útiles contra la infección. Estos péptidos antimicrobianos nuevos son capaces de romper a colonias bacterianas densas y han mostrado promesa contra varias levaduras.

Además, ascienden la proliferación de célula humana y se están estudiando actualmente para la cura de la herida. Ese trabajo fue publicado este verano en la ciencia y la ingeniería de los biomateriales del gorrón ACS.

Kumar y su laboratorio han creado otro hidrogel diseñado para reclutar (los propio de una persona) a las células madres autólogas de la pulpa dental directamente a la cavidad desinfectada después de terapia de la endodoncia. El diente sería regenerado en parte por el incremento que incita de los vasos sanguíneos necesarios para soportar el nuevo tejido.

Otra terapia péptido-basada, armada con capacidades antiangiogenic, apunta la retinopatía diabética, una enfermedad ocular que afecta más de 90 millones de personas de por todo el mundo.

La gente con la enfermedad forma los vasos sanguíneos no maduros en la retina, obstruyendo su visión. El hidrogel se puede inyectar directamente en el gel vítreo del aro, donde el péptido obra recíprocamente con las células endoteliales en los vasos sanguíneos aberrantes, haciéndolos morir.

Los “biomateriales convencionales usados en la regeneración del tejido sufren de una variedad de problemas con el lanzamiento, retención y el biocompatibility, que puede llevar al rechazo por el ordenador principal,” Kumar dice. “Estamos intentando abordar estas entregas con una tecnología diseñada para ser universales en su uso, entregando los materiales que persisten en el tejido y ascienden sus efectos biológicos por largos periodos del tiempo.”