Impattatore automatizzato per il modello di lesione del midollo spinale contusivo nei topi

La lesione del midollo spinale di solito provoca una disfunzione permanente del midollo spinale al di sotto del segmento lesionato. È principalmente causato da oggetti che colpiscono la colonna vertebrale e dall’iperestensione della colonna vertebrale, come incidenti stradali e cadute¹. A causa della limitata disponibilità di opzioni terapeutiche efficaci per le lesioni del midollo spinale, la delucidazione della patogenesi delle lesioni del midollo spinale utilizzando modelli animali sarà informativa per lo sviluppo di approcci terapeutici appropriati. Il modello di contusione della lesione del midollo spinale causata dall’impatto sul midollo spinale porta allo sviluppo di modelli animali con patologie simili alla maggior parte dei casi clinici di lesione del midollo spinale ^2,3. Pertanto, è importante produrre modelli animali accurati, riproducibili e convenienti per la contusione della lesione del midollo spinale.

Dall’invenzione da parte di Allen del primo modello animale di lesione del midollo spinale nel 1911, ci sono stati importanti progressi nello sviluppo di strumenti per stabilire modelli animali di lesione del midollo spinale ^4,5. Sulla base dei meccanismi di lesione, i modelli di lesione del midollo spinale sono classificati come contusione, compressione, distrazione, lussazione, transezione o chimica⁶. Tra questi, i modelli di contusione, che utilizzano forze esterne per spostare e danneggiare il midollo spinale, sono i più vicini all’eziologia clinica della maggior parte dei pazienti con lesione del midollo spinale. Pertanto, il modello della contusione è stato utilizzato da molti ricercatori negli studi sulle lesioni del midollo spinale ^3,7. Vari strumenti vengono utilizzati per sviluppare modelli di contusione da lesione del midollo spinale. L’impattatore MASCIS (Multicenter Animal Spinal Cord Injury Studies) della New York University (NYU) produce contusioni da lesioni del midollo spinale mediante un dispositivo di caduta del peso⁸. Dopo diverse versioni aggiornate, l’impattatore MASCIS è ampiamente utilizzato per sviluppare modelli animali di contusione da lesioni del midollo spinale⁹. Tuttavia, quando l’asta d’impatto di MASCIS cade e colpisce il midollo spinale, possono verificarsi lesioni multiple, che influenzano il grado di lesione nei modelli di lesione del midollo spinale. Inoltre, è difficile raggiungere la precisione meccanica per garantire l’accuratezza dello strumento e la ripetibilità del modello di produzione. Gli impattatori dell’orizzonte infinito causano contusioni controllando la forza applicata al midollo spinale piuttosto che pesanti cadute¹⁰. Utilizza un computer collegato a un sensore per misurare direttamente la forza d’impatto tra l’impattatore e il midollo spinale. Quando viene raggiunta la soglia, il dispositivo d’urto viene immediatamente retratto, evitando così il rimbalzo del peso e migliorando la precisione^10,11. Tuttavia, l’uso di questa modalità motoria fine per infliggere danni può causare danni incoerenti e deficit funzionali⁶. Il dispositivo dell’Ohio State University (OSU) comprime la superficie dorsale del midollo spinale a una velocità transitoria mediante un driver elettromagnetico^12,13. Questo dispositivo è simile agli impatti a orizzonte infinito, in quanto utilizza compressioni a breve distanza per causare lesioni al midollo spinale. Tuttavia, presenta vari limiti in quanto la determinazione iniziale del punto zero causerà errori dovuti alla presenza del liquido cerebrospinale ^6,14. In sintesi, ci sono molti strumenti che possono essere utilizzati per sviluppare modelli animali di contusione da lesione del midollo spinale, ma tutti hanno alcune limitazioni che portano a un’insufficiente accuratezza e riproducibilità dei modelli animali. Pertanto, al fine di creare in modo più accurato, conveniente e riproducibile modelli di contusione murina di lesione del midollo spinale, è necessario un impattatore di lesioni del midollo spinale automatizzato e intelligente.

Presentiamo un nuovo impattatore per lesioni del midollo spinale, il sistema intelligente per lesioni del midollo spinale dell’Università di Guangzhou Jinan (sistema SCI intelligente G; Figura 1), per la produzione di modelli di contusione con lesione del midollo spinale. Il dispositivo utilizza un telemetro laser come dispositivo di posizionamento, combinato con una piattaforma mobile automatizzata per automatizzare i colpi in base ai parametri di sciopero impostati, tra cui la velocità di colpo, la profondità di colpo e il tempo di permanenza. Il funzionamento automatizzato riduce i fattori umani e migliora l’accuratezza e la riproducibilità dei modelli animali.