Karbon nanotüplerden yapılma yeni bir malzeme sinir ağlarının gelişimini destekleyerek salınmış nöral eksplantlarda köprü işlevi görüp fonksiyonel bir yeniden bağlanma sağlıyor. Ayrıca bu yeni malzemenin in vivo biyo uyumluluk testleri, küçük kemirgenlerin beynine yerleştirilmesiyle büyük izlere yol açmadığını ve immün yanıtı uyarmadığını göstermiştir. Malzemenin protez sinir sistemi uygulamalarında değerlendirilebileceği düşünülmektedir.
Mikroskop altında birbirine karışıp dolanmış tüpler gibi gözüken bu yeni malzeme ilk kez denize dökülmüş hidrokarbonların temizlenmesi çalışmalarında kullanıldı. Daha sonra araştırmacıların bu malzemeyi sinir dokusuna uygulanma olasılığını incelemeleri üzerine nöronlar ve nano malzemelerden oluşan hibrit geliştirme fikri bilim insanlarının uzun süreli projelerinin sonucunda ortaya çıkmış oldu.
Var olan çalışmada malzemenin sinir dokusuna reaksiyonunu in vitro olarak araştıran bilim insanları iki omurilik segmentini birlikte kültür edip daha sonra onların aralarında 300 mikron açıklık olacak şekilde ayırdılar. Bu şartlar altında iki parça arasındaki boşluğun herhangi bir yapı iskelesi olmaksızın yeniden yapılanmasını gözleyen araştırmacılar nano fiberlerin büyümesinin yeniden sinir iletiminin sağlanabilmesi için karşılıklı yönlerde olması gerekirken düz olarak farklı yönlerde gerçekleştiği keşfettiler. Sonuçta iki sinir arasındaki boşluğa küçük bir karbon sünger yerleştirilince sinir fiberlerinin yoğun olarak büyüdüğü ve karbon yapıyı doldurarak iki sinirin birbirine sarıldığı görüldü.
Nanotüplerin yapı iskelesinin 3D animasyonu
Karşı tarafa ulaşan fiber eksplantın yeterli olmadığını gözlemleyen bilim insanları, nöronların iki populasyonu arasında fonksiyonel bir bağlantının olduğunu göstermeliler. Geliştirilen sinyal analiz teknikleri ile birlikte araştırma ekibi iki şeyi gösterebilmektedir: iki örnekteki spontan sinir aktivitesinin aslında korelasyona sahip olduğu yapı iskelesi olmadığında bir bağlantının olmadığı gösterilerek kanıtlanmıştır; ikinci olarak ise, örneklerden birine bir elektrik sinyali uygulandığında sadece nanotüplerin varlığında ikinci örnekteki aktivitenin tetiklenebildiği gözlemlenmiştir.
Laboratuvardan elde edilen sonuçlar oldukça pozitif olmakla birlikte çalışma ekibi tarafından yeterli görülmemektedir. Potansiyel uygulamalar için ek enerji ve kaynakların çalışmanın devamına yatırılması, malzemenin canlı organizmalar tarafından herhangi bir olumsuz sonuç olmaksızın kabulünün test edilmesinde çok önemlidir. Bu testleri gerçekleştirmek için sağlıklı kemirgenlerin beyinlerine bu yeni malzemeyi küçük miktarlarda yerleştiren bilim insanları dört hafta sonra malzemenin kemirgen tarafından iyi tolere edildiğini ve düşük immün yanıtla beraber sınırlı sayıda izin kaldığını ve hatta bazı biyolojik belirteçlerden yararlanarak pozitif ilerlemenin olduğunu göstermektedir. Yapı iskelesinin içindeki nöronların aşamalı olarak istilası da gözlenmekle birlikte sıçanların bu tüm dört hafta boyunca sağlıklı olarak yaşadıkları da tespit edilmiştir.
Nanotüp yapı iskelesi
Sonuç olarak, deneylerden elde edilen mükemmel sonuçlar araştırma ekibini bu alanda ilerleme konusunda daha da cesaretlendirmektedir. Bu malzemelerle kaplanan elektrotlar Parkinson gibi hareket bozukluğuna bağlı hastalıkların tedavisinde kullanışlı olabilir çünkü doku tarafından çok iyi biçimde kabul edilmesinin yanında bugün kullanılan implantlar yara dokusu yüzünden zamanla daha az etkili hale gelebilmektedir. Bilim insanları bu tip çalışmaların başka araştırma ekiplerini de cesaretlendirerek multidisipliner uzmanlıklarla geliştirilmesini ummaktalar.