Iniezione di scaffold di idrogel Biomateriale al cervello dopo l'ictus

Katrina L. Wilson; S. Thomas Carmichael; Tatiana Segura

doi:10.3791/61450

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Articolo metodologico

Iniezione di scaffold di idrogel Biomateriale al cervello dopo l'ictus

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DOI:

10.3791/61450

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1 ottobre 2020

Katrina L. Wilson¹ , S. Thomas Carmichael² , Tatiana Segura¹^,³^,⁴

¹Department of Biomedical Engineering, Duke University, ²Department of Neurology, University of California Los Angeles, ³Department of Neurology, Duke University, ⁴Department of Dermatology, Duke University

In questo articolo

Sommario

L'ictus è un problema globale con opzioni di trattamento minime e nessuna terapia clinica attuale per rigenerare il tessuto cerebrale perso. Qui descriviamo i metodi per creare un preciso colpo fototrombotico nella corteccia motoria dei roditori e la successiva iniezione di biomateriali idrogel per studiare i loro effetti sulla rigenerazione dei tessuti dopo l'ictus.

Abstract

L'ictus è la principale causa di disabilità e la quinta causa di morte negli Stati Uniti. Circa l'87% di tutti gli ictus sono ictus ischemici e sono definiti come il blocco improvviso di un vaso che fornisce sangue al cervello. Entro pochi minuti dal blocco, le cellule iniziano a morire e provocano danni irreparabili ai tessuti. Gli attuali trattamenti terapeutici si concentrano sulla rimozione del coagulo o sulla lisi per consentire la riperfusione e prevenire danni cerebrali più gravi. Sebbene la plasticità cerebrale transitoria possa salvare parte del tessuto danneggiato nel tempo, frazioni significative di pazienti rimangono con deficit neurologici che non si risolveranno mai. C'è una mancanza di opzioni terapeutiche per trattare i deficit neurologici causati dall'ictus, sottolineando la necessità di sviluppare nuove strategie per trattare questa crescente popolazione di pazienti. I biomateriali iniettabili sono attualmente in fase di progettazione per migliorare la plasticità cerebrale e migliorare la riparazione endogena attraverso la somministrazione di agenti attivi o cellule staminali. Un metodo per testare questi approcci è quello di utilizzare un modello di colpo di roditore, iniettare il biomateriale nel nucleo dell'ictus e valutare la riparazione. Conoscere la posizione precisa del nucleo dell'ictus è fondamentale per il trattamento accurato dopo l'ictus, pertanto, un modello di ictus che si traduce in una posizione di ictus prevedibile è preferibile per evitare la necessità di imaging prima dell'iniezione. Il seguente protocollo tratterà come indurre un ictus fototrombotico, come iniettare un idrogel in modo controllato e preciso e come estrarre e criosezionare il cervello mantenendo intatto il biomateriale. Inoltre, evidenzieremo come questi stessi materiali idrogel possono essere utilizzati per la co-consegna di cellule staminali. Questo protocollo può essere generalizzato all'uso di altri biomateriali iniettabili nel nucleo dell'ictus.

Introduzione

L'ictus è la principale causa di disabilità e la quinta causa di morte negli Stati Uniti¹. Circa l'87% di tutti gli ictus sono ischemici, mentre la maggior parte del restante 13% sono emorragici². Un ictus ischemico è definito come il blocco del flusso sanguigno in un'arteria al tessuto circostante. Questa occlusione si traduce in privazione di ossigeno e successiva necrosi che spesso porta a disabilità permanente nei pazienti sopravvissuti. Mentre c'è stata una diminuzione del tasso di mortalità^{dell'ictus 3}, la sua prevalenza dovrebbe aumentare a 3,4 milioni di persone entro il 2030