开发出可以治疗脊髓损伤的新型生物材料

聚合雌激素可保护神经系统细胞。研究可以改善脊髓损伤的治疗。

导致瘫痪和行动不便的脊髓损伤并不总是会因最初的创伤而停止，但是几乎没有治疗方法可以阻止恶化的加剧，而且无法治愈。Rensselaer Polytechnic Institute的研究人员已经开发出一种有前途的新型生物材料，可以对受损的脊髓和组织提供针对性的治疗，从而防止进一步的损伤。

在今天（2019年10月23日）发表在《自然通讯》上的研究中，伦斯勒大学的一个跨学科团队证明了雌激素-一种体内产生的天然激素-可以聚合成缓慢释放的生物材料，并应用于神经系统细胞以保护这些细胞甚至促进再生。

伦斯勒（Rensselaer）生物医学工程学教授，生物技术和跨学科研究中心（CBIS）成员瑞恩·吉尔伯特（Ryan Gilbert）说：“已知雌激素具有神经保护作用。”脊髓损伤后，所有这些自由基都会释放，导致损伤随着时间的推移而增加。我们正在努力阻止伤害的蔓延。我们正在寻求开发更多的急性期治疗。

通过观察自然界的保护方法，吉尔伯特与伦斯勒（Rensselaer）材料科学与工程学助理教授埃德蒙·帕勒莫（Edmund Palermo）合作，开发出了一种聚合物，当直接植入脊髓时，该聚合物将靶向受伤的组织并释放雌激素作为治疗药物几年的时间。

该方法比传统药物更为精确，后者通常会影响整个系统并可能在其他器官中引起副作用。

吉尔伯特说：“以有趣的方式使用天然材料以释放或引入组织的方式确实可以带来很多好处，这就是我们在这里的工作中所看到的。”

将药物制成聚合物的传统方法（称为polypro药物）不适用于此应用，因此Palermo和他的团队开发了一种新方法。他们使用光触发化学方法将雌激素合成为较长的聚合物链，利用电力可以将其纺成沿脊髓植入所需的纤维。

为了测试这些新合成的纤维，吉尔伯特和他的团队将神经系统细胞（如神经元和星形胶质细胞）应用于聚合的雌激素。通过这项细胞实验室测试，研究人员发现雌激素不仅具有神经保护作用，而且还可以促进再生。

“这是多雌激素第一次被加工成纤维，这种纤维具有在不增加生长因子的情况下增强神经细胞沿纤维方向生长的能力，”巴勒莫说。

该小组的新方法现在已申请专利，这将使研究人员能够将他们的探索进一步推向临床前研究，在这里他们可以看到聚合纤维在生命系统中的工作方式。他们的最终目标是极大地改善脊髓损伤患者的生活。

他们的发现也将有助于推进药物输送领域的研究，该领域越来越侧重于个性化和精确性。

“精确医学是CBIS的研究重点，” CBIS研究中心主任Deepak Vashishth说，该研究中心将来自多个学科的教职人员聚集在一起，以解决具有挑战性的全球性问题。“我们的研究人员在这里开发的产品有可能推动以前难以解决的挑战。”

“我们开发的合成化学类型广泛适用于许多其他药物的缓慢释放，”巴勒莫说。

吉尔伯特说：“将药物输送到受伤的脊髓是一个非常具有挑战性的问题。”“我认为药物输送的下一阶段将是非常集中的治疗，可以将其直接应用于受伤的脊髓，从而大大减少副作用。”

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参考：Anthony R. D'Amato，Devan L. Puhl，Samuel ATβ Ellman，Bailey Balouch，Ryan J. Gilbert和Edmund F“从聚（pro-17-雌二醇）材料中大大延长药物释放促进了体外神经营养和神经保护”。巴勒莫，2019年10月23日，自然通讯。
10.1038 / s41467-019-12835-w

生物医学工程系和CBIS系的研究生Devan Puhl和Anthony D’Amato，以及材料科学与工程系的研究生Samuel Ellman都为这项研究做出了贡献。

这项工作部分得到了美国国家神经疾病和中风研究所的资助，NSF CAREER的资助以及纽约州脊髓损伤研究委员会的资助。