Pesquisadores criaram uma nova técnica usando nano-ímãs para restaurar células nervosas danificadas (neurônios).
Os neurônios são as unidades básicas do cérebro e do sistema nervoso. Se forem danificados por doença degenerativa ou trauma físico, sua capacidade de reparo e cura é limitada. Restaurar vias neurais e permitir que elas recuperem sua função é um grande desafio no campo da engenharia de tecidos.
Um processo usando nanotecnologia e manipulações magnéticas desenvolvido por pesquisadores israelenses da Faculdade de Engenharia Kofkin da Universidade Bar-Ilan supera esse desafio, de acordo com um comunicado da universidade.
Eles publicaram sua pesquisa recentemente na revista Advanced Functional Materials.
Criando ‘Mini-Cérebros’
Para criar uma mini rede neural 3D, os pesquisadores injetaram nanopartículas de óxido de ferro magnético em células progenitoras neurais, que são células conhecidas por se desenvolverem em neurônios.
Isso transformou as células em unidades magnéticas independentes.
Em seguida, eles expuseram as células progenitoras a campos magnéticos pré-ajustados, direcionando remotamente o movimento das células dentro de um substrato de colágeno 3D composto por multicamadas. O substrato de colágeno imita as características do tecido corporal.
Essas manipulações magnéticas permitiram aos pesquisadores criar “mini-cérebros” 3D, que são “redes neurais funcionais e multicamadas que imitam elementos encontrados no cérebro de mamíferos”, de acordo com o comunicado.
Quando a solução de colágeno foi solidificada em um gel, as células permaneceram no lugar de acordo com os campos magnéticos aplicados.
As células amadurecem em neurônios em poucos dias, formando extensões e conexões. As células também demonstraram atividade elétrica e prosperaram por mais de 3 semanas.
“Este método abre caminho para a criação de arquitetura de células 3D em uma escala personalizada para uso em bioengenharia, aplicações terapêuticas e de pesquisa, tanto dentro quanto fora do corpo”, disse o estudante de doutorado Reut Plen, de acordo com o comunicado.
As redes neurais 3D que os pesquisadores criaram imitam as propriedades dos tecidos do cérebro humano, para que possam ser usadas como “mini-cérebros” experimentais, disse Plen.
Essas redes 3D podem servir de modelo para estudar drogas medicinais, para investigar a comunicação entre tecidos e como forma de construir redes artificiais para interfaces entre engenharia e componentes biológicos, disse ela.
“A vantagem de usar esse método é que os campos magnéticos podem afetar as células localizadas no interior do corpo de maneira não invasiva”, disse Plen.
Segurança
A inserção de partículas magnéticas nas células, e particularmente nas células nervosas, levanta questões de segurança, reconheceu a universidade no comunicado.
Assim, os pesquisadores disseram que testaram como diferentes partículas afetam a saúde das células em cultura.
Eles também usaram uma proteína para revestir as partículas magnéticas, criando um tampão entre as células e o elemento magnético. Isso encoraja as nanopartículas a penetrarem nas células.
O ferro – bloco de construção da nanopartícula – existe naturalmente no corpo, portanto não é uma substância estranha, disse a principal autora, Orit Shefi, professora da Faculdade de Engenharia da Universidade Bar-Ilan e chefe do laboratório de Neuroengenharia e Regeneração.
Além disso, “o mesmo gel com partículas magnéticas foi testado em nosso laboratório e considerado seguro para uso em modelos animais”, disse ela.
A Food and Drug Administration dos EUA “já aprovou o uso de nanopartículas magnéticas para fins de diagnóstico e imagem e em casos de lesões graves”, segundo o comunicado.
Os pesquisadores disseram que esta nova técnica de criação de “mini-cérebros” pode permitir soluções para várias deficiências neurológicas.
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