سامانه پل عصبی هیبرید تطبیقی مبتنی بر داربست هدایت گر و تحریک الکتریکی وابسته به فعالیت برای بازیابی انتقال سیگنال در آسیب نخاعی

آسیب نخاعی یکی از پیچیده ترین اختلالات سیستم عصبی مرکزی است که به دلیل تشکیل اسکار گلیال، حضور مهارکننده های رشد آکسونی و اختلال در انتقال سیگنال های عصبی، بازسازی ساختاری و عملکردی آن با محدودیت های جدی مواجه است. روش های متداول مبتنی بر داربست های زیستی منفعل یا تحریک الکتریکی غیرتطبیقی، علی رغم تسهیل نسبی رشد آکسون ها، غالبا قادر به ایجاد بازاتصال عملکردی پایدار میان بخش های سالم نخاع نیستند. در این مطالعه، طراحی و توسعه یک پل عصبی هیبرید زیستی–الکترونیکی تطبیقی به عنوان رویکردی نوین برای بازاتصال عملکردی پس از آسیب نخاعی ارائه می شود. سامانه پیشنهادی بر پایه یک داربست زیست تخریب پذیر سه بعدی متشکل از هیدروژل های زیست سازگار مبتنی بر GelMA و PEG طراحی شده است که دارای کانال های میکرومتری جهت دار برای هدایت انتخابی رشد آکسون ها و کاهش تداخل با اسکار گلیال می باشد. به منظور فراهم سازی قابلیت انتقال و تقویت سیگنال های عصبی، این داربست با یک شبکه رسانای زیست سازگار شامل پلیمر رسانای PEDOT:PSS و یا نانوساختارهای کربنی پوشش داده شده زیستی یکپارچه شده است. این ترکیب امکان برقراری پیوند موثر میان هدایت زیستی و انتقال الکتروفیزیولوژیک را فراهم می سازد. علاوه بر ساختار مادی، یک ماژول تحریک الکتریکی تطبیقی حلقه بسته در پل عصبی تعبیه شده است که با استفاده از الکترودهای انعطاف پذیر زیست سازگار، سیگنال های عصبی بخش فوقانی ضایعه را دریافت کرده و تحریک الکتریکی هماهنگ و وابسته به فعالیت را در بخش تحتانی اعمال می کند. این راهبرد مبتنی بر اصول پلاستیسیته عصبی وابسته به فعالیت، موجب تقویت مسیرهای عصبی کارآمد و کاهش احتمال ایجاد اتصال های ناهماهنگ می شود. به منظور افزایش سازگاری زیستی و حمایت از بازسازی عصبی، از سلول های پشتیبان عصبی شبه-شوان یا آستروسیتی اصلاح شده در ساختار داربست استفاده شده است که با ترشح فاکتورهای رشد عصبی، کاهش التهاب و حمایت متابولیکی، محیط مناسبی برای بازسازی هدایت شده فراهم می کنند. تخریب کنترل شده داربست به گونه ای طراحی شده است که پس از تثبیت مسیرهای عصبی جدید، ساختار پل به تدریج حذف شده و عملکرد به شبکه عصبی بازسازی شده واگذار شود. این رویکرد هیبرید زیستی–الکترونیکی با تمرکز بر بازسازی عملکردی به جای بازسازی صرف ساختاری، چارچوبی نوین و بالقوه موثر برای بهبود انتقال سیگنال عصبی و ارتقای توانایی های عملکردی بیماران مبتلا به آسیب نخاعی ارائه می دهد.

کلیدواژه ها:

پل عصبی هیبرید زیستی–الکترونیکی ، آسیب نخاعی ، داربست هدایت گر زیست تخریب پذیر ، تحریک الکتریکی وابسته به فعالیت ، بازاتصال عملکردی