上海同济大学同济医院骨科研究人员成功利用一种名为层状双氢氧化物（LDH）的纳米生物材料抑制小鼠脊髓损伤周围的炎症环境，加速神经元再生和神经回路重建。脊柱。
研究人员还能够确定 LDH 发挥作用的潜在遗传机制。这种理解应该允许对疗法进行进一步修改，与其他要素相结合，最终可以产生一个全面的、临床适用的系统，用于缓解人类脊髓损伤。
该研究于 2 月 XNUMX 日发表在美国化学会期刊 ACS Nano 上。
脊髓损伤没有有效的治疗方法，脊髓损伤总是伴随着神经元死亡、轴突或神经纤维断裂以及炎症。
尽管身体不断产生新的神经干细胞，但这种炎症微环境（损伤部位的直接小规模状况）严重阻碍了神经元和轴突的再生。更糟糕的是，该区域免疫细胞的长期激活还会导致神经系统的继发性病变，进而阻止干细胞分化成新的细胞类型。
如果损伤部位的这种攻击性免疫反应能够得到缓解，神经干细胞就有可能开始分化，并可能发生神经再生。
近年来，大量新型纳米级生物材料（与生物系统相互作用的天然或合成材料）被设计用于辅助神经干细胞的激活及其动员和分化。其中一些“纳米复合材料”能够将药物输送到损伤部位并加速神经元再生。
这些纳米复合材料由于其低毒性而对于脊髓治疗特别有吸引力。然而，很少有能力抑制或调节该部位的免疫反应，因此无法解决根本问题。此外，它们如何发挥作用的根本机制仍不清楚。
纳米层双氢氧化物（LDH）是一种粘土，具有许多与脊髓损伤相关的有趣的生物学特性，包括良好的生物相容性（避免身体排斥的能力）、安全的生物降解性（使用后分解和去除分子）以及优异的生物相容性。抗炎能力。
LDH在生物医学工程中在免疫反应调节方面已得到广泛探索，但主要是在抗肿瘤治疗领域。
该研究的第一作者、同济医院骨科的朱蓉蓉说：“这些特性使 LDH 成为真正有前途的候选者，可以为脊髓损伤的恢复创造更有利的微环境。”
该研究通讯作者程黎明领导的研究小组将LDH移植到小鼠损伤部位，发现纳米生物材料显着加速了神经干细胞的迁移、神经分化、神经元兴奋和诱导通道的激活动作电位（神经冲动）激活。
与对照组小鼠相比，小鼠的运动行为也显着改善。此外，当LDH与神经营养素3（NT3）（一种促进新神经元生长和分化的蛋白质）结合时，小鼠获得比单独使用LDH更好的恢复效果。从本质上讲，NT3 促进神经元发育，而 LDH 则创造一个让神经元发育蓬勃发展的环境。
然后，通过转录分析或同时分析数千个基因的基因表达，研究人员能够确定 LDH 如何发挥其帮助作用。
他们发现，一旦 LDH 附着在细胞膜上，就会引起“转化生长因子-β 受体 2”(TGFBR2) 基因的更大激活，从而减少增强炎症的白细胞的产生，并增加白细胞的产生抑制炎症。
在使用抑制 TGFBR2 的化学物质后，他们发现有益效果被逆转了。
了解 LDH 如何发挥这些作用，现在应该允许研究人员调整疗法以增强其性能，并最终创建一个针对脊髓损伤的综合治疗系统——将这些生物材料与 NT3 等神经营养因子相结合——可用于临床应用在人身上。
