Eine organische Elektrode kann eine kurzfristige Elektrotherapie ohne Operation ermöglichen

Forscher haben eine weiche leitfähige Elektrode entwickelt, die keine chirurgische Implantation erfordert und mit der Zeit vom Körper absorbiert wird. Sie sagen, dass ihre Methode eine neue Möglichkeit sein könnte, nichtchronische Erkrankungen wie Krebs und Nervenverletzungen mittels Elektrostimulation zu behandeln.

Die therapeutische elektrische Stimulation von Gewebe und Nervensystem wird häufig bei chronischen Erkrankungen wie der Parkinson-Krankheit oder Epilepsie eingesetzt, wobei chirurgisch implantierte Elektroden elektrische Impulse an bestimmte Bereiche des Gehirns abgeben. Aber auch Menschen mit nicht chronischen Erkrankungen wie Schmerzen, Nervenverletzungen oder Krebs können von der Elektrotherapie profitieren.

Forscher der Universität Lund und der Universität Göteborg haben eine leitfähige organische Elektrode entwickelt, die ohne Operation eingeführt wird, sich in den Körper integriert und sich mit der Zeit auflöst.

„Unsere Arbeit integriert Elektronik auf natürliche Weise in biologische Systeme und eröffnet Möglichkeiten für die Behandlung schwer behandelbarer nichtchronischer Krankheiten“, sagte Martin Heuert, Hauptautor der Studie. „In der Studie haben wir den Zebrafisch verwendet, der ein hervorragendes Modell für die Untersuchung organischer Elektroden in Gehirnstrukturen ist.“

Die Forscher stellten ihre Elektroden aus A5 her, einem wasserlöslichen ionisch-elektronischen Hybridpolymer mit einzigartigen Eigenschaften: Es baut sich selbst zu einer Gelvorlage auf und erzeugt ein hochleitfähiges Hydrogel, das über Monate stabil bleibt. Sie bestehen außerdem aus kleinen Polymeren, sogenannten Oligomeren, was ihnen bessere bioabsorbierende Eigenschaften verleiht.

Anhand von Zebrafischen, einem Modell für die Regeneration von Gliedmaßen und Neuropathie oder Nervenschäden, die zu Schmerzen führen, injizierten die Forscher A5 mit einer Spritze mit einem Kanülendurchmesser von 30 Mikrometern in das Gehirn des Fisches (die Größe von A5-Nanopartikeln beträgt durchschnittlich 80 Nanometer). . . Als A5 mit den inneren Ionen interagierte, ordnete es sich so an, dass eine glatte, stabile Elektrode entstand.

Mit der Zeit nahm die Dicke des weichen Pols zu und daraus begannen Dendriten zu wachsen, die eine enge Verbindung zu den umgebenden Zellen bildeten. Durch die Anwendung elektrischer Impulse auf Hirnschnitte, die den Fischen mithilfe implantierter Elektroden entnommen wurden, konnten die Forscher Nervensignale steuern.

„[W]„Wir haben eine Technik entwickelt, bei der eine Lösung von Nanopartikeln mit einer Nadel von der Größe eines menschlichen Haares in Gewebe injiziert wird“, sagte Roger Olson, korrespondierender Autor der Studie. „Diese Moleküle bestehen aus kleinen Molekülketten (Polymeren), die sich dann selbst zu einer leitfähigen Struktur organisieren und sich in die Körperzellen integrieren.“

Die leitfähige Hülle begann sich etwa neun Tage nach dem Einsetzen zu zersetzen, bevor sie vollständig absorbiert wurde, ohne den Fischen Schaden zuzufügen.

Die Forscher sagen, dass ihre neuen, minimalinvasiven Elektroden Möglichkeiten für den Einsatz in nichtchronischen Therapien eröffnen. Der nächste Schritt besteht darin, dieses Verfahren an größeren Gehirnen wie Nagetieren und Primaten auszuprobieren.

Die Studie wurde in der Fachzeitschrift veröffentlicht Naturkommunikation.

Quelle: Universität Lund