Hidrogel ajuda a desenvolver novos tecidos em áreas de dano cerebral

Por Docmedia

16 março 2023

Hemorragia cerebral e câncer cerebral são as principais causas de morte e incapacidade em todo o mundo. O cérebro é particularmente vulnerável ao dano isquêmico, no qual a perda do suprimento sanguíneo leva a perda de volume do tecido cerebral e a formação de uma cavidade. E ao contrário de outras partes do corpo onde ocorrem processos espontâneos de cicatrização de feridas, a perda de tecido neuronal é irreversível.

O desenvolvimento de uma técnica eficiente para a regeneração do tecido cerebral é urgentemente necessário para ajudar a tratar essas condições que ameaçam a vida. Até o momento, no entanto, não há estratégia terapêutica estabelecida. Uma potencial solução pode estar na engenharia de tecidos neurais – o uso de biomateriais para criar um andaime que preencha a perda de volume, permitindo que as células migrem para a área danificada e reconstruam o tecido.

Pesquisadores da Universidade de Hokkaido criaram hidrogéis sintéticos que fornecem um andaime eficaz para o crescimento do tecido neuronal em áreas de dano cerebral. Descrevendo o estudo na Scientific Reports, a equipe mostrou que os hidrogéis, usados ??em combinação com células-tronco neurais (NSCs), podem desenvolver um novo tecido cerebral, fornecendo uma potencial abordagem para a regeneração do tecido cerebral.

Para criar o substrato ideal para a reconstrução do tecido cerebral, Satoshi Tanikawa e colegas alteraram a carga elétrica do hidrogel para determinar as condições sob as quais as NSCs podem se ligar e crescer com eficiência. Eles descobriram que um hidrogel neutro com uma mistura 1:1 de monômeros aniônicos e catiônicos (C1A1) gerou o andaime mais adequado para fixação, crescimento e diferenciação de NSCs.

Os pesquisadores usaram a criogelificação para criar poros nos hidrogéis C1A1 e permitir a cultura 3D de células na estrutura porosa. Eles também ajustaram as proporções das moléculas do reticulador para obter uma rigidez semelhante à do tecido cerebral, um parâmetro importante, pois a rigidez do substrato da cultura celular pode afetar a direção da diferenciação das células-tronco.

Depois de otimizar a formulação do hidrogel, os pesquisadores examinaram seu potencial para a reconstrução in vivo do tecido cerebral. Eles criaram um modelo de lesão cerebral traumática em camundongos removendo uma região de tecido cerebral de 1 mm de diâmetro e 1 mm de profundidade e, em seguida, implantaram o hidrogel poroso na cavidade cilíndrica.

No dia 56 após a implantação do hidrogel, o limite entre o tecido cerebral e o hidrogel foi obscurecido, enquanto as cavidades permaneceram claramente nos cérebros de controle. A microscopia de fluorescência revelou que células imunes e astrócitos do tecido cerebral circundante haviam se infiltrado nos poros do hidrogel implantado.

Para a reconstrução efetiva do tecido cerebral, a criação de uma rede vascular no novo tecido é crítica. Para induzir a vascularização, os pesquisadores imergiram o hidrogel C1A1 no fator de crescimento endotelial vascular (VEGF) antes da implantação no cérebro dos camundongos. Imagens in vivo usando microscopia de dois fótons revelaram que esta etapa levou à formação de vasos sanguíneos dentro do hidrogel duas a três semanas após a implantação

Após três semanas, quando os vasos sanguíneos se formaram e as células glioneuronais hospedeiras migraram, a equipe injetou NSCs marcadas com fluorescência no hidrogel implantado no cérebro do camundongo. Quarenta dias depois, as imagens de fluorescência demonstraram a presença de células-tronco viáveis nos hidrogéis, com alta taxa de sobrevivência celular. Algumas das NSCs se diferenciaram em novas células gliais ou neuronais, e algumas das novas células neuronais migraram para o tecido cerebral hospedeiro circundante.

Os pesquisadores apontam que a injeção direta de NSCs sozinho ou NSCs com Matrigel de controle não suportou a sobrevivência celular no cérebro do camundongo. Eles também destacam a importância do processo de duas etapas – a implantação do hidrogel e das NSCs ao mesmo tempo não teve sucesso. Finalmente, eles observam nenhuma anormalidade comportamental ou morte em nenhum dos camundongos implantados com os hidrogéis.

“Demonstramos que os hidrogéis porosos C1A1 carregados eletricamente podem servir como andaimes para defeitos do parênquima cerebral, e o transplante gradual de NSCs no hidrogel após a implantação do gel pode induzir a reconstrução do tecido cerebral junto com os hidrogéis implantados”, escreve a equipe. “Portanto, este método de duas etapas para a regeneração neural pode se tornar uma nova abordagem para a reconstrução terapêutica do tecido cerebral após danos cerebrais no futuro.”

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Fonte: https://physicsworld.com/a/hydrogel-helps-grow-new-tissue-in-areas-of-brain-damage/

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