Schmerzbehandlung mit Magnetfeldern
Wissenschaftler haben ein Hydrogel entwickelt, das mit magnetischen Partikeln und im Labor gezüchteten Neuronen beladen ist. Durch Anwendung von Magnetkraft konnten die Forscher die Schmerzsignale der Neuronen reduzieren.
In den Vereinigten Staaten sind chronische Schmerzen „die häufigste Ursache für langfristige Behinderungen“.
Nach Angaben der National Institutes of Health (NIH) hatten in den USA über 76 Millionen Menschen - das ist ungefähr 1 von 4 Menschen - eine mehr als 24-stündige Schmerzepisode.
Von diesen hatten 40 Millionen starke Schmerzen. Solche Zahlen veranlassten das NIH, chronische Schmerzen als „ein großes Problem der öffentlichen Gesundheit“ zu betrachten.
In diesem Zusammenhang ist die Suche nach neuen, wirksameren Schmerztherapien im Gange und von entscheidender Bedeutung. Jetzt haben Bioingenieure der University of California in Los Angeles (UCLA) eine innovative Methode entwickelt, die dort erfolgreich sein kann, wo andere Schmerztherapien zuvor versagt haben.
Forscher unter der Leitung des leitenden Forschers Dino Di Carlo, Professor für Bioingenieurwesen an der UCLA, wollten untersuchen, wie die Magnetkraft zur Schmerzlinderung eingesetzt werden kann.
Der erste Autor der Arbeit ist Andy Kah Ping Tay, ein Postdoktorand an der Stanford University in Kalifornien. Die Forscher veröffentlichten ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Fortgeschrittene Werkstoffe.
Magnetkraft reduziert neuronale Schmerzsignale
Tay und seine Kollegen entwarfen ein Hydrogel aus Hyaluronsäure, einem Molekül, das in einzigartiger Weise Wasser zurückhalten kann und eine Schlüsselrolle bei der Hautfeuchtigkeit und Hautalterung spielt. Zusätzlich kann Hyaluronsäure zwischen den Zellen im Gehirn und im Rückenmark gefunden werden.
Nachdem dieses hyaluronische Hydrogel hergestellt worden war, füllten die Wissenschaftler es mit kleinen magnetischen Partikeln. Dann züchteten sie eine Art Gehirnzelle - sogenannte Ganglionneuronen der Rückenwurzel - im Gel.
Als nächstes übten Tay und Team eine Magnetkraft auf die Partikel aus, die die Übertragung des Magnetfelds durch das Hydrogel und auf die Nervenzellen ermöglichte. Durch die Messung der Calciumionen in den Neuronen konnten die Wissenschaftler feststellen, ob die Zellen auf die magnetische Anziehungskraft reagierten - und das taten sie auch.
Schließlich erhöhten die Forscher die Magnetkraft stetig und stellten fest, dass dies die Schmerzsignale der Neuronen reduzierte. Bei dem Versuch, in einen stabilen Zustand zurückzukehren, passten sich die Gehirnzellen an die Magnetstimulation an, indem sie ihre Schmerzsignale verringerten.
„Unsere Ergebnisse zeigen, dass durch die Nutzung der‚ Homöostase des neuronalen Netzwerks ', die die Idee darstellt, ein biologisches System in einen stabilen Zustand zurückzubringen, es möglich ist, die Schmerzsignale durch das Nervensystem zu verringern […]. Dies könnte letztendlich zu neuen Ergebnissen führen Möglichkeiten zur therapeutischen Schmerzlinderung. “
Andy Kah Ping Tay
Prof. Di Carlo kommentiert die Ergebnisse ebenfalls mit den Worten: „Ein Großteil der modernen Medizin konzentriert sich auf die Verwendung von Arzneimitteln, um chemische oder molekulare Veränderungen im Körper zur Behandlung von Krankheiten vorzunehmen.“
"Allerdings", fügt er hinzu, "haben die jüngsten Durchbrüche bei der Kontrolle von Kräften in kleinen Maßstäben eine neue Behandlungsidee eröffnet - die Verwendung physischer Gewalt, um hilfreiche Veränderungen in Zellen in Gang zu setzen. Es ist noch ein langer Weg, aber diese frühen Arbeiten zeigen, dass dieser Weg zu sogenannten „Mechanoceuticals“ vielversprechend ist. “
