Urazy nerwów obwodowych należą do jednych z najbardziej dotkliwych konsekwencji wypadków i zabiegów chirurgicznych. Dzisiejszą metodą leczenia jest najczęściej przeszczep fragmentu własnego nerwu, co wiąże się z dodatkową blizną i utratą czucia w miejscu pobrania. Naukowcy od lat poszukują sztucznych „tuneli nerwowych”, które pozwoliłyby bezpiecznie prowadzić odrastające włókna nerwowe. Zespół naukowców z Poznania – w tym grupa z Centrum Zaawansowanych Technologii UAM kierowana przez dr Jagodę Litowczenko – opracował przełomową konstrukcję, która może znacząco przybliżyć rozwój takich terapii. Powstała struktura GrooveNeuroTube, prototyp drukowanej w technologii 3D, „inteligentnej” rurki wspomagającej odbudowę uszkodzonego nerwu.

Rurka powstaje z polikaprolaktonu, bioplastiku stosowanego już w medycynie, który w drukarce 3D formowany jest w delikatną siatkę włókien, następnie zwijaną w cienkościenny tunel o długości około 1,5 cm. Na tym szkielecie umieszczany jest hydrożel przypominający konsystencją naturalne tkanki – mieszanina kwasu hialuronowego i żelatyny, która tworzy miękkie i przyjazne komórkom środowisko. Całość wzbogacono o czynniki wzrostu kierujące regeneracją oraz o lizozym, enzym chroniący przed rozwojem bakterii.

W tak przygotowany tunel naukowcy wszczepili komórki linii F11 imitujące neurony czuciowe. Rozmieszczono je na obu końcach rurki za pomocą bioprinera – urządzenia umożliwiającego nanoszenie żywych komórek w formie „tuszu”. Powstał model przerwanego nerwu, w którym komórki musiały samodzielnie zacząć migrować, by połączyć oba końce struktury.

Przez 60 dni obserwowano ich zachowanie. Już po czterech tygodniach komórki wniknęły na tyle daleko, że spotkały się w połowie rurki, pokonując ok. 8 mm z każdej strony. Po dwóch miesiącach tunel był niemal w pełni wypełniony nową tkanką, a neurony tworzyły długie wypustki i sieć połączeń przypominającą młody, odbudowujący się nerw.

Naukowcy testowali różne warianty konstrukcji – od podstawowych, po takie wzbogacone o czynniki wzrostu i stymulowane dodatkowo impulsowym polem elektromagnetycznym (PEMF). Okazało się, że najlepsze efekty uzyskano właśnie w tej ostatniej wersji: komórki przemieszczały się niemal dwukrotnie dalej, a ich wypustki były znacznie dłuższe. Co ważne, ponad 95 procent komórek pozostało żywych.

Choć GrooveNeuroTube to na razie zaawansowany model laboratoryjny, stanowi ważny krok ku stworzeniu klinicznych implantów, które mogłyby zastąpić przeszczepy własnych nerwów pacjenta. Drukowany tunel pozwala testować różne mieszanki żeli, sposoby stymulacji i zestawy czynników wzrostu, co przyspiesza rozwój terapii i może zmniejszyć liczbę badań na zwierzętach.

W projekt zaangażowani byli naukowcy z Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, Instytutu Fizyki Molekularnej PAN oraz współpracownicy z Niemiec, Hiszpanii, Szwajcarii i Czech.