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Repair of peripheral nerves with the use of PCL and carbon nanostructures

By Kyl Assaf

Abstract

Lesões traumáticas de nervos periféricos podem gerar separação de seus cotos, impossibilitando a neurorrafia término-terminal. Nesses casos, os enxertos autólogos são muito utilizados, mas apresentam algumas desvantagens, como disponibilidade do tecido doador, formação de neuromas dolorosos na área doadora, entre outras. A técnica de tubulização, na qual são empregados tubos para orientar e proteger o nervo durante a regeneração, oferece vantagens como preservação da área doadora e possibilidade de manipulação do ambiente interno do tubo. Muitos aspectos do tubo a ser utilizado para regeneração nervosa devem ser considerados, como sua biocompatibilidade, biodegradabilidade, tempo de degradação, etc. A poli(?-caprolactona) (PCL) é um material que possui tais propriedades. Os nanotubos de carbono (NT1) e o grafeno (NTN) também possuem características que os tornam excelentes dispositivos para implantes neurais e para compor compósitos poliméricos. Neste trabalho, nervos isquiáticos de ratos Lewis foram transeccionados e tubulizados com PCL, PCL com nanotubos de carbono, PCL com óxido de grafeno e PCL com ambas as nanoestruturas. A caracterização dos nanocompósitos mostrou que as nanoestruturas tem boa dispersão, não alteram o grau de cristalinidade do PCL, oferecem reforço na matriz polimérica e provocam alteração na mobilidade molecular na parte amorfa do polímero. Na análise das próteses por microscopia eletrônica de varredura, os tubos NT1, NTN e também os confeccionados com a mistura deles, apresentaram um número importante de células aderidas, quando comparados ao PCL. Todos os materiais também se mostraram biocompatíveis. Na contagem das fibras nervosas e na comparação das áreas dos nervos, a mistura mostrou diferenças estatísticas em relação aos demais grupos experimentais (p<0,05). Porém, nas análises morfométricas não foram observadas diferenças entre os grupos. Ainda, a avaliação funcional dos animais não mostrou uma recuperação significativa da marcha. Contudo, a comparação das massas dos músculos sóleo e tibial anterior e a análise histológica desses, revelaram preservação de massa, sem atrofia das fibras musculares, indicando reinervação bem sucedida.Injuries to peripheral nerves generate proximal and distal stumps, usually making end-to-end neurorrhaphy impossible. In such cases, autologous grafts are widely used, but have some disadvantages, such as availability of donor tissue, formation of painful neuromas in the donor area, etc. The tubulization technique, in which tubes are used to guide and protect the nerve during regeneration, offers advantages such as preservation of the donor nerve area and the possibility of manipulating the internal environment of the tube. Many aspects of the conduit to be used for nerve regeneration must be considered as biocompatibility, biodegradability, degradation time, etc. The poly (?-caprolactone) (PCL) is possesses most of these properties. Carbon nanotubes and graphene also have features that make them excellent devices for neural implants and to constitute polymer composites. In this work, sciatic nerves of Lewis rats were transected and tubulized with PCL, PCL with carbon nanotubes (NT1), PCL with graphene oxide (NTN) and PCL with both nanostructures. Nanocomposites characterization showed that nanoparticles have good dispersion, do not alter the degree of PCL crystallinity, provide reinforcement of the polymer matrix and cause changes in the molecular mobility in the amorphous part of the polymer. In the analysis of the prostheses by scanning electron microscopy, NT1, NTN and its mixture showed higher number of adhered cells as compared to the PCL. All materials were also biocompatible. The counting regenerated nerve fibers and comparison of the nerve areas, the mixture showed statistical differences when compared to the other experimental groups (p <0.05). Nevertheless, morphometric analyzes were not different among groups. Furthermore, functional evaluation of the animals showed no significant gait recovery after 8 weeks post surgery. However, comparison of the weigth of the soleus and anterior tibialis and the histological analysis revealed absence of atrophy and preservation of the tissue, indicating a successful reinervation

Topics: Nervos perifericos, Nanotubos de carbono, Grafeno, Peripheral nerves, Carbon nanotubes, Graphene
Publisher: Universidade Estadual de Campinas . Instituto de Biologia
Year: 2014
OAI identifier: oai:agregador.ibict.br.BDTD_UNICAMP:oai:unicamp.br:000943120
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