Ein Smartphone-gesteuertes Gerät könnte Medikamente in das Gehirn abgeben
Ein internationales Forschungsteam hat ein drahtloses, Smartphone-gesteuertes Gerät entwickelt, das Medikamente direkt ins Gehirn abgeben kann. Es kann auch Gehirnzellen mit Licht stimulieren. Bisher haben die Wissenschaftler dieses Gerät an Mäusen getestet.
In einer neuen Anstrengung - über deren Ergebnisse sie in der Zeitschrift berichtet haben Naturbiomedizintechnik - Forscher aus den USA und der Republik Korea haben sich zusammengetan, um ein neues Gehirnimplantat zu entwickeln, das sowohl Gehirnzellen stimulieren als auch Medikamente direkt an das Gehirn abgeben kann.
Das neuartige Gerät, das die Forscher als „drahtlose optofluidische Gehirnsonden“ bezeichnen, lässt sich mithilfe der Smartphone-Technologie leicht steuern.
„Das drahtlose neuronale Gerät ermöglicht eine chronische chemische und optische Neuromodulation, die noch nie zuvor erreicht wurde“, sagt Raza Qazi, Autorin der Leitstudie.
Qazi ist dem Korea Advanced Institute für Wissenschaft und Technologie in Daejeon, Republik Korea, sowie der University of Colorado Boulder angeschlossen.
Das Team hat das neue Tool in der Hoffnung entwickelt, dass Ärzte es eines Tages verwenden können, um mehr über die möglichen Ursachen verschiedener Erkrankungen des Gehirns herauszufinden. Dazu gehören Parkinson, Alzheimer, Sucht und klinische Depression.
Vorerst haben die Forscher ihr Gerät jedoch an Mäusen getestet und perfektioniert.
Schaffung eines „revolutionären Geräts“
Das Team wollte ein Gerät entwickeln, das einfacher zu bedienen und länger zu halten ist als bestehende Sondenmodelle. Bestehende Modelle verlassen sich in der Regel auf starre Metallrohre und optische Fasern, wenn es darum geht, Reize oder Medikamente an das Gehirn abzugeben.
Altmodische Sonden sind umständlich und können aufgrund ihrer Steifheit auch Gehirnlegionen verursachen. Außerdem können sie nur eine begrenzte Menge von Medikamenten in das Gehirn abgeben.
Das neue Gerät ist jedoch leichter. Es werden auch winzige austauschbare Patronen verwendet, die die Medikamente enthalten. Auf diese Weise können Wissenschaftler sie bei Bedarf entfernen und durch frische, mit Medikamenten gefüllte Patronen ersetzen.
Darüber hinaus sind die verwendeten Sonden sehr dünn - nicht dicker als ein menschliches Haar. Es verwendet auch Bluetooth Low Energy, das das Team mithilfe der Smartphone-Technologie steuern kann, um Medikamente in das Gehirn freizusetzen und ausgewählte Gehirnzellen zu stimulieren. Beide Innovationen ermöglichen es Forschern, das Gerät sicherer und über einen längeren Zeitraum zu verwenden.
Darüber hinaus könnten sie automatisierte Tierstudienmodelle einrichten, in denen sie das Verhalten von Tieren manipulieren können, indem sie mithilfe des drahtlosen Geräts auf bestimmte Gehirnzellen zielen.
Der Studienautor Prof. Michael Bruchas betont auch das klinische Potenzial des Geräts, Forschern die Entwicklung neuer Therapien für Schmerzen sowie für neurologische und neuropsychiatrische Erkrankungen zu ermöglichen.
"Es ermöglicht uns, die neuronalen Schaltkreise des Verhaltens besser zu analysieren und festzustellen, wie bestimmte Neuromodulatoren im Gehirn das Verhalten auf verschiedene Weise einstellen", erklärt er.
„Wir sind bestrebt, das Gerät auch für komplexe pharmakologische Studien einzusetzen, die uns bei der Entwicklung neuer Therapeutika für Schmerzen, Sucht und emotionale Störungen helfen könnten“, fügt Prof. Bruchas hinzu.
Im Moment wird das Forschungsteam weiter an diesem Gerät arbeiten, in der Hoffnung, es schließlich auf gezielte klinische Forschung anzuwenden.
"Dieses revolutionäre Gerät ist das Ergebnis eines fortschrittlichen Elektronikdesigns und einer leistungsstarken Mikro- und Nanotechnik."
Studienmitautor Prof. Jae-Woong Jeong
„Wir sind daran interessiert, diese Technologie weiterzuentwickeln, um ein Gehirnimplantat für klinische Anwendungen herzustellen“, sagt Prof. Jeong.
