Benda autoadesiva stampata in 3D con rilascio di farmaci per la riparazione dei nervi periferici

SCIENZIATI CINESI SVILUPPANO BENDE PER LA GUARIGIONE DEI NERVI CARICATE CON FARMACI STAMPATE IN 3D

I ricercatori dell’Università cinese di Sichuan e dell’Università di Xiamen hanno sviluppato bende autoadesive stampate in 3D che sono in grado di fornire farmaci per la guarigione dei nervi.

La garza fabbricata dal team comprende due strati di idrogel attivati ​​con un clic e una sezione interna che può essere caricata con medicina rigenerativa. Una volta avvolto intorno al sito di un nervo danneggiato, il dispositivo rilascia il farmaco in un modo che incoraggia la crescita delle cellule gliali nel sistema nervoso periferico (PNS).

In futuro, gli scienziati ritengono che il loro nuovo design della medicazione stampata in 3D, potrebbe assistere i medici mentre eseguono operazioni di riparazione dei nervi ampiamente utilizzate come la neurorragia.

È possibile ferire un nervo periferico in vari modi, da incidenti sportivi a malattie come i tumori, ma sono quasi sempre seguiti da una perdita della funzione sensoriale nell’area colpita. Sebbene il PNS abbia capacità rigenerative ed è in grado di guarire da solo in determinate situazioni, ciò dipende in larga misura dalle dimensioni e dall’entità della lesione.

In alcuni casi, la neurorrhaphy (un intervento chirurgico specializzato) deve essere impiegata per ricucire i nervi, ma secondo una ricerca dell’aeronautica americana , solo il 50% dei trattamenti ha successo. Per rendere la procedura più efficace, un certo numero di scienziati sta attualmente lavorando a modi per creare un ambiente più favorevole, promuovere la crescita cellulare e suscitare una risposta più attiva.

Nel 2019 un altro team della Sichuan University ha incorporato farmaci PNS in Nerve Guidance Scaffolds (NGS ‘) progettati per essere rilasciati vicino al sito di un nervo ferito. Il problema con i metodi basati su scaffold è che spesso sono imprecisi, causando la fuoriuscita del farmaco nei tessuti circostanti e correndo il rischio di effetti collaterali.

Oltre ad essere che perde, NGS può essere difficile da installare, il che non è l’ideale per l’uso intorno alle delicate terminazioni nervose, che devono essere trattate con cura per evitare ulteriori danni. La tecnologia di stampa 3D, nel frattempo, ha mostrato un grande potenziale per la creazione di NGS che possono essere precaricati con farmaci e rilasciati in situ nel sito della lesione.

Basandosi su questo approccio di produzione additiva infuso di farmaci, il team ha iniziato a fabbricare la propria soluzione biodegradabile per la guarigione dei nervi.

Per creare le loro bende autoadesive, i ricercatori hanno polimerizzato una serie di monomeri funzionalizzati cliccabili in rettangoli utilizzando una stampante 3D Digital Light Processing (DLP). Per il secondo strato di ciascuna struttura, è stato distribuito un inchiostro diverso che conteneva nanoparticelle XMU-MP-1, un farmaco utilizzato per incoraggiare la crescita di proteine ​​e cellule nei pazienti.

Dopo il rotolamento e l’autoadesione, la garza è diventata una forma avvolgente con spessori di strato di 139 µm per il lato “grattugiato” caricato con farmaco e di 110 µm sul lato del polimero. Al fine di verificare le capacità di guarigione in vivo del loro bendaggio, il team ha proceduto a eseguire una serie di test di biocompatibilità.

Le valutazioni iniziali hanno visto la medicazione additiva esposta alle cellule “di Schwann”, che sono generalmente fondamentali per mantenere in vita le fibre nervose nel PNS. I risultati hanno mostrato che la garza stampata in 3D del team non aveva avuto un impatto negativo sulla vitalità cellulare, mentre le analisi del rilascio del farmaco hanno rivelato che entro dieci ore l’idrogel si era dissolto.


Durante la fase successiva del test, le bende sono state iniettate nella parte posteriore dei topi da laboratorio e osservate nel corso di 15 settimane. Gli impianti non hanno causato infiammazioni visive e hanno mostrato una buona biocompatibilità, dimostrando che i dispositivi possono essere utilizzati in vivo, senza causare irritazione o rigetto del corpo.

Questo è stato seguito da un intervento chirurgico in vivo sui nervi sciatici dei ratti, durante il quale, la tensione superficiale della benda di idrogel stampata in 3D del team gli ha permesso di rotolare e aderire all’area interessata. Tre mesi dopo, i ricercatori hanno riaperto le ferite e hanno scoperto che il nervo era completamente guarito e il loro dispositivo era stato fondamentale per il suo recupero.

Avendo dimostrato durante i test che la loro medicazione additiva poteva distribuire il carico utile del farmaco senza danneggiare i tessuti circostanti, il team ha considerato il loro approccio un successo. Con ulteriori ricerche e ottimizzazioni, gli scienziati sperano che il loro bendaggio possa essere utilizzato all’interno di interventi chirurgici esistenti o sviluppare nuovi biomateriali per la riparazione dei nervi.

Stampa 3D e riparazione del sistema nervoso

L’utilizzo della produzione additiva per aiutare la riparazione delle cellule nervose non è un concetto nuovo di per sé e un certo numero di ricercatori ha applicato la tecnologia in questo modo negli ultimi anni.

Scienziati dell’Università canadese del Saskatchewan hanno sviluppato scaffold di tessuto stampato in 3D che potrebbero essere utilizzati per trattare i nervi periferici danneggiati. Gli scaffold bioprintati si sono dimostrati più stabili dal punto di vista meccanico rispetto ai precedenti idrogel e hanno mostrato anche una maggiore vitalità cellulare.

Allo stesso modo, i ricercatori dell’Università di Kyoto in Giappone, hanno ideato un metodo innovativo per la stampa 3D dei tessuti nervosi rigenerativi. Fabbricando le cellule all’interno di un “array di aghi”, il team è stato in grado di iniettarle direttamente nel sito della lesione.

Altrove, gli scienziati dell’Università di Wollongong , in Australia, hanno stampato con successo cellule nervose che di solito si trovano nel cervello. Secondo i ricercatori, il loro lavoro potrebbe rappresentare un primo passo importante verso la creazione di tessuti sintetici per il trattamento di varie malattie mentali.

I risultati dei ricercatori sono descritti in dettaglio nel loro documento intitolato ” Una benda autoadesiva stampata in 3D con rilascio di farmaci per la riparazione dei nervi periferici . “Lo studio è stato co-autore di Jiumeng Zhang, Yuwen Chen, Yulan Huang, Wenbi Wu, Xianming Deng, Haofan Liu, Rong Li, Jie Tao, Xiang Li, Xuesong Liu e Maling Gou.

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