Электропроводный гибридный имплантат для стимуляции регенерации нервной ткани в нейрохирургической практике разработали молодые ученые университета. Материал позволит задать нужное направление для роста восстанавливаемых нервных волокон и нейроглии за счет электростимуляции. Разработка представлена в качестве дипломного проекта выпускников магистратуры iPhD «Биоматериаловедение».
В течение первого года после позвоночно-спиномозговой травмы летальность достигает 30%, инвалидность – чуть менее 100 %. Инвалидизация при всех травмах нерва наступает в 60% всех случаев. Сложность лечения таких повреждений заключается, в том числе, в слабой и недостаточной регенерации нервной ткани.
Нервная ткань – совершенно особый тип клеточных структур. Для направленного роста и преобразования мультипотентных стволовых клеток в клетки нейроглии важно не только наличие переменного электрического поля, но и его пространственная направленность вдоль линий роста клеток.
Опираясь на эту научную гипотезу, магистранты НИТУ «МИСиС» разработали и синтезировали гибкий композиционный материал с анизотропной (различной в разных направлениях) проводимостью. Нейроимплантаты на его основе могут использоваться для стимуляции регенерации и восстановления нервной ткани в местах травм.
Композитный материал представляет собой каркас с направленной структурой на основе коллагена, содержащий гибкий биосовместимый электропроводящий материал из углеродного волокна с диаметром электродов, равного диаметру нервного волокна – порядка 30 микрометров.
«Для решения поставленной задачи мы нашли материалы основы и проводящего компонента, разработали методику получения пленок с проводящим паттерном, определили физико-механические характеристики композита и провели испытания полученных образцов in vitro», – рассказал автор проекта, магистрант iPhD «Биоматериаловедение» НИТУ «МИСиС» Сергей Жирнов.
Авторы разработки — студенты магистратуры НИТУ МИСиС
Молодые исследователи разработали методику получения гибких композиционных пленок с проводящим участком, размер которого сопоставим с диаметром нервного волокна. При этом «неэлектрическая» часть материала обладает свойствами, близкими к свойствам ткани периферической нервной системы, в частности, по модулю упругости.
На основе синтезированного материала был получен лабораторный образец имплантата периферического нерва.
Разработчики продолжают работу над проектом в рамках стратпроекта «Биомедицинские материалы и биоинженерия» программы «Приоритет 2030». Следующими этапами станут: производство прототипа, материаловедческие и биологические in vitro тесты с клетками нервной системы, патентование изобретения и переход к доклиническим медицинским испытаниям.