La combinación de nanocintas de grafeno elaboradas con un proceso desarrollado en la Universidad de Rice y un polímero común podría ser algún día de importancia crítica para la curación de la médula espinal dañada en las personas. según el químico de Rice James Tour.

El laboratorio Tour ha pasado una década trabajando con nanocintas de grafeno, comenzando con el descubrimiento de un proceso químico para "descomprimirlos" de los nanotubos de carbono de paredes múltiples, como se reveló en un artículo de Nature en 2009. Desde entonces, Los investigadores los han utilizado para mejorar materiales como deshielo para alas de avión, mejores baterías y contenedores menos permeables para el almacenamiento de gas natural.

Ahora, su trabajo para desarrollar nanocintas para aplicaciones médicas ha dado como resultado un material denominado Texas-PEG que puede ayudar a tejer la médula espinal dañada o incluso cortada.

Un artículo sobre los resultados de las pruebas preliminares con modelos animales aparece hoy en la revista. Neurología Quirúrgica Internacional .

Nanocintas de grafeno personalizadas para uso médico por William Sikkema, un estudiante graduado de Rice y coautor principal del artículo, son altamente solubles en polietilenglicol (PEG), un gel de polímero biocompatible utilizado en cirugías, productos farmacéuticos y en otras aplicaciones biológicas. Cuando las nanocintas biocompatibles tienen sus bordes funcionalizados con cadenas de PEG y luego se mezclan más con PEG, forman una red eléctricamente activa que ayuda a reconectar los extremos cortados de la médula espinal.

"Las neuronas crecen bien en el grafeno porque es una superficie conductora y estimula el crecimiento neuronal, "Dijo Tour.

En experimentos en Rice y en otros lugares, Se ha observado que las neuronas crecen a lo largo del grafeno.

"No somos el único laboratorio que ha demostrado que las neuronas crecen en grafeno en una placa de Petri, ", dijo." La diferencia es que otros laboratorios están experimentando comúnmente con óxido de grafeno soluble en agua, que es mucho menos conductor que el grafeno, o estructuras no ribbonizadas de grafeno.

"Hemos desarrollado una forma de agregar cadenas de polímeros solubilizantes en agua a los bordes de nuestras nanocintas que preserva su conductividad mientras las hace solubles, y ahora estamos empezando a ver el potencial de esto en aplicaciones biomédicas, ", dijo. Añadió que las estructuras de grafeno con cintas permiten el uso de cantidades mucho más pequeñas al tiempo que preservan una vía conductora que une las médulas espinales dañadas.

Tour dijo que solo el 1 por ciento de Texas-PEG consiste en nanocintas, pero eso es suficiente para formar un andamio conductor a través del cual la médula espinal puede reconectarse.

Texas-PEG logró restaurar la función en un roedor con una médula espinal cortada en un procedimiento realizado en la Universidad Konkuk en Corea del Sur por los coautores Bae Hwan Lee y C-Yoon Kim. Tour dijo que el material permitió de manera confiable que las señales neuronales sensoriales y motoras cruzaran la brecha 24 horas después de la sección completa de la médula espinal y una recuperación casi perfecta del control motor después de dos semanas.

"Este es un avance importante con respecto al trabajo anterior con PEG solo, que no dio recuperación de las señales neuronales sensoriales durante el mismo período de tiempo y solo un 10 por ciento de control motor durante cuatro semanas, "Dijo Tour.

El proyecto comenzó cuando Sikkema leyó sobre el trabajo del neurocirujano italiano Sergio Canavero. Sikkema pensó que las nanocintas podrían mejorar la investigación que dependía de la capacidad de PEG para promover la fusión de las membranas celulares al agregar conductividad eléctrica y control direccional para las neuronas a medida que atravesaban la brecha entre las secciones de la médula espinal. El contacto con el médico condujo a una colaboración con los investigadores de Corea del Sur.

Tour dijo que el potencial de Texas-PEG para ayudar a los pacientes con lesiones de la médula espinal es demasiado prometedor como para minimizarlo. "Nuestro objetivo es desarrollar esto como una forma de abordar la lesión de la médula espinal. Creemos que estamos en el camino correcto, " él dijo.

"Este es un análisis neurofisiológico emocionante después de la ruptura completa de una médula espinal, ", Dijo Tour." No es un estudio de comportamiento o locomotora de la reparación posterior. El análisis tangencial de locomotoras singulares aquí es un marcador intrigante, pero no se encuentra en un conjunto de animales estadísticamente significativo. Las próximas fases del estudio destacarán las habilidades locomotoras y conductuales con relevancia estadística para evaluar si estas cualidades siguen la neurofisiología favorable que registramos aquí ".