Erforschung besserer Implantate zur Behandlung von Epilepsie
In einem kürzlich von der schottischen Universität Glasgow veröffentlichten Nachrichtenartikel wird über bahnbrechende Forschungsergebnisse zu Materialien berichtet, mit deren Hilfe neuartige Sonden sicher in das Gehirn implantiert werden könnten. Mit Unterstützung der EU-finanzierten Projekte HERMES und INTUITIVE hat die Forschung das Potenzial, uns der Heilung einer Form von Epilepsie einen Schritt näher zu bringen. In ihrer in der Zeitschrift „Advanced NanoBiomed Research“ veröffentlichten Studie untersuchten die Forschenden aus Glasgow und ihre Kollegen der Universität Modena und Reggio Emilia und dem Italienischen Institut der Technologie neue auflösbare Beschichtungen, die bei der sicheren Einführung von flexiblen Implantaten in Gehirne helfen könnten. Sollte dies gelingen, könnten die Sonden die Schläfenlappenepilepsie regulieren, eine Erkrankung, die sich einer medikamentösen Behandlung widersetzen kann. Der Meldung zufolge sind neuronale Sonden, die eine tiefe Hirnstimulation ermöglichen, eine vielversprechende Behandlung für diese Art Epilepsie. Derzeit werden Sonden für die Tiefenhirnstimulation aus Silizium hergestellt. Dies führt an der Implantationsstelle der Sonde zu einer Narbenbildung, „weil die Steifigkeit der künstlichen Materialien nicht mit dem weichen Gewebe des Gehirns übereinstimmt“. Flexible Sonden aus neuen, biegsamen Materialien könnten sich besser für die Implantation in das weiche Hirngewebe eignen. Eine größere Flexibilität kann jedoch zu einem höheren Risiko führen, dass sich die Sonden bei der Einführung ins Gehirngewebe verbiegen oder brechen. Daher muss dieses Problem gelöst werden, bevor sie als Implantate verwendet werden können.
Vier Materialien unter dem Mikroskop
Das Team untersuchte daher vier verschiedene biologische Materialien als Versteifungsbeschichtungen für flexible neuronale Sonden: Saccharose, Maltose und Seidenfibroin, die bereits in früheren Forschungsarbeiten getestet worden waren, sowie Alginat, ein natürlich in braunen Algen vorkommendes Polysaccharid. Diese temporären Versteifungen könnten es den Sonden ermöglichen, ihr Ziel ohne Verbiegen und Brechen zu erreichen. Nach Abschluss der Implantation würden sich die Versteifungen wieder auflösen. Von den vier Materialien schnitt Seidenfibroin am besten ab. Es erhöhte die Knickkraft der Sonde beim Einführen in das Hirngewebe von 0,31 Millinewton (mN) – bei einer unbeschichteten Sonde – auf 75,99 mN. Danach folgte Alginat, das die Knickkraft auf bis zu 15 mN erhöhte, während Saccharose und Maltose keinen signifikanten Anstieg der Knickkraft zeigten. Es wurden auch Tests zur benötigten Dauer der Beschichtungen durchgeführt, um sich unter hirnähnlichen Bedingungen aufzulösen. Die Seidenfibroin- und Alginatmaterialien hielten länger als die beiden anderen Materialien, bevor sie sich auflösten, was in der Praxis den neurochirurgischen Fachkräften mehr Zeit für die Implantation der Sonden geben könnte. Anschließend testete das Team die Seidenfibroin-Materialien in Gehirnproben von Lämmern und Ratten, um mehr Informationen darüber zu erhalten, wie sie sich in menschenähnlichen Gehirnen verhalten würden. „Die von uns durchgeführten Tests zeigen vielversprechende Ergebnisse für die Entwicklung von Beschichtungen für künftige flexible neuronale Sonden. Diese könnten dazu beitragen, die Sonden sicher zu ihren Zielen im Gehirn zu führen,“ erklärt die Hauptautorin der Studie, Maria Cerezo-Sanchez von der Universität Glasgow. „Das ist ein aufregender Schritt nach vorn. Wir erforschen weiterhin das Potenzial dieser Materialien für den Einsatz in neuralen Implantationsverfahren.“ Sowohl HERMES (Hybrid Enhanced Regenerative Medicine Systems) als auch INTUITIVE (INnovative Network for Training in ToUch InteracTIVE Interfaces) enden im Jahr 2024. Weitere Informationen finden Sie unter: Website des Projekts HERMES Website des Projekts INTUITIVE
Schlüsselbegriffe
HERMES, INTUITIV, Epilepsie, Gehirn, Implantat, Hirngewebe, neuronale Sonde, Beschichtung, Seidenfibroin
