Наночастицы улучшают восстановление после инсульта, усиливая стимуляцию мозга

Исследователи из Университета Сиань Цзяотун-Ливерпуль и других китайских университетов показали, что комбинация стимуляции мозга с назальным спреем, содержащим магнитные наночастицы, улучшает восстановление после ишемического инсульта на модели животных.

Назальный спрей — неинвазивный метод доставки магнитных наночастиц в мозг, который усиливает эффект транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС). ТМС — это неинвазивный метод стимуляции мозга, уже используемый клинически или в испытаниях для лечения неврологических состояний, таких как инсульт, болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера, депрессия и зависимость.

Крысы, получавшие комбинированное лечение наночастицами и ТМС каждые 24 часа в течение 14 дней после инсульта, демонстрировали лучшее общее состояние, быстрее набирали вес, а также улучшение когнитивных и моторных функций по сравнению с теми, кто получал только ТМС.

Во время ТМС электрический ток в катушке, расположенной снаружи черепа, создает магнитное поле, стимулирующее клетки мозга. Однако стимуляция часто недостаточно сильна, чтобы проникнуть глубоко в мозг и достичь нужных областей.

В новом исследовании, опубликованном в Materials Today Chemistry, ученые показали, что магнитные наночастицы, вводимые интраназально, делают нейроны более восприимчивыми и усиливают магнитный сигнал от ТМС, позволяя ему достигать более глубоких тканей мозга и способствуя восстановлению.

Преодоление барьеров

Исследование отвечает на ключевой вопрос наномедицины: можно ли усилить ТМС с помощью неинвазивно доставленных в мозг наночастиц. Ранее ведущие эксперты считали это почти невозможным из-за гематоэнцефалического барьера. Однако команда преодолела это, направляя магнитные наночастицы ближе к нужной области с помощью большого магнита рядом с головой.

Доктор Ган Руан, автор-корреспондент исследования, заявил: «Нам удалось преодолеть гематоэнцефалический барьер и доставить в мозг достаточно наночастиц, чтобы использовать их в комбинации с ТМС для улучшения восстановления после инсульта. Устройства ТМС уже используются для клинического лечения неврологических расстройств, но имеют серьезные ограничения по силе стимуляции и глубине проникновения в мозг. Неинвазивно доставляя магнитные наночастицы в мозг, мы можем усилить эффект ТМС на нейроны, сделав лечение более эффективным».

Модификация наночастиц

В исследовании использовались наночастицы оксида железа, уже применяемые для лечения дефицита железа, так как они нетоксичны и биодеградируемы. Команда модифицировала их, покрыв различными нетоксичными веществами.

Доктор Руан поясняет: «Покрытие заставляет наночастицы «прилипать» к гематоэнцефалическому барьеру, увеличивая их шансы пройти через него. Без этого покрытия частицы просто отскакивают от барьера. Модификации также обеспечивают прилипание наночастиц к нейронам и повышение их чувствительности к стимуляции ТМС».

Безопасность использования модифицированных наночастиц должна быть оценена в клинических испытаниях, но они имеют потенциал для применения в комбинации с ТМС и другими методами, такими как визуализация мозга, для лучшего понимания его работы и улучшения лечения неврологических расстройств.

«Многие ученые до сих пор считают невозможным неинвазивно доставить в мозг достаточно наночастиц, чтобы повлиять на его функции. Однако мы показали, что это возможно. Мы объединили экспертизу нашей команды в четырех различных дисциплинах — материаловедении, биофизике, нейронауке и медицинской науке — чтобы раздвинуть границы знаний и бросить вызов текущим представлениям в этой области», — говорит доктор Руан.