研究表明纳米颗粒可以通过增强大脑刺激来改善中风恢复

在最近的一项研究中，来自西交利物浦大学和中国其他大学的研究人员报告说，大脑刺激与含有纳米颗粒的鼻喷雾剂相结合可以改善动物模型中缺血性中风后的恢复。

鼻喷雾剂是一种将磁性纳米颗粒输送到大脑中的非侵入性方法，研究发现可以增加经颅磁刺激(TMS)的好处。TMS是一种非侵入性脑刺激方法，已经在临床或临床试验中用于治疗中风，帕金森病，阿尔茨海默病，抑郁症和成瘾等神经系统疾病。

与单独使用TMS治疗的大鼠相比，缺血性中风后每24小时接受纳米颗粒和TMS联合治疗14天的大鼠具有更好的整体健康状况，体重增加更快，认知和运动功能得到改善。

在TMS治疗期间，电流穿过放置在颅骨外的线圈，产生磁场，通过诱导脑内进一步的电流来刺激脑细胞。然而，刺激通常不够强烈，无法穿透足够远的大脑到达需要治疗的区域。

在这项发表在《今日材料化学》杂志上的新研究中，研究人员表明，鼻内施用的磁性纳米颗粒可以使神经元更具响应性，并放大来自TMS的磁信号，以到达更深的脑组织，帮助恢复。这一发现为治疗神经系统疾病提供了新的机会。

从不可能到可能

该研究回答了纳米医学中的一个关键问题-是否有可能通过使用非侵入性递送到大脑中的纳米颗粒来增强TMS。该领域的领军人物此前曾表示，由于血脑屏障，这几乎是不可能的。这种物理屏障将大脑与身体的其他血液分开。

然而，研究小组通过引导磁性纳米颗粒靠近头部的大磁铁更接近正确的区域来克服这一点。

该研究的通讯作者GangRuan博士说：“我们能够克服血脑屏障，并将足够的纳米颗粒送入大脑，与TMS模拟结合使用，以改善中风的恢复。

“TMS设备已经用于神经系统疾病的临床治疗，但在刺激强度和它们可以穿透的大脑深度方面存在严重限制。

“通过非侵入性地将磁性纳米颗粒放入大脑，我们可以放大和增强TMS对神经元的刺激作用，使治疗更有效，”阮博士补充道。

“表明以这种方式使用纳米颗粒的可能性为纳米颗粒用于其他神经系统疾病的医疗应用铺平了道路。

纳米颗粒递送后大鼠大脑的MRI视图：红色箭头指向的黑点和红色框的圆圈表示纳米颗粒。黄色箭头显示了放置在头骨上的永磁体的位置，以吸引纳米颗粒。(静脉注射，静脉内给药，即鼻内给药。用于成像的样本量为5只雄性大鼠。图片来源：阮刚博士，西交利物浦大学

跨越障碍

研究中使用的氧化铁纳米颗粒已经用于治疗缺铁，因为它们是无毒和可生物降解的。该团队还通过用各种无毒物质涂覆纳米颗粒来修改纳米颗粒。

阮博士说：“涂层使纳米颗粒粘附在血脑屏障上，增加了它们通过它的机会。如果没有这种涂层，颗粒就会从屏障反弹回来，而不是穿过屏障。

“氧化铁颗粒的修饰也确保了纳米颗粒可以粘附在神经元上，并增加它们对TMS刺激的反应能力。

使用改性纳米颗粒的安全性需要在临床试验中进行评估，但有可能与TMS和其他方法(如脑成像)结合使用，以更深入地了解大脑的工作原理并改善神经系统疾病的治疗。

“许多科学家仍然认为不可能非侵入性地将足够的纳米颗粒发送到大脑中以影响大脑功能。然而，我们已经证明这是可能的，“阮博士说。

“我们结合了我们团队在四个不同学科(材料科学，生物物理学，神经科学和医学科学)的专业知识，以突破我们的知识边界并挑战该领域目前的想法。