Smartphone-gestuurd apparaat kan medicijnen in de hersenen afleveren
Een internationaal onderzoeksteam heeft een draadloos, door een smartphone bestuurd apparaat ontworpen dat medicijnen rechtstreeks in de hersenen kan afleveren. Het kan ook hersencellen stimuleren met licht. Tot nu toe hebben de wetenschappers dit apparaat op muizen getest.
In een nieuwe poging - waarvan ze de resultaten in het tijdschrift hebben gerapporteerd Nature Biomedical Engineering - onderzoekers uit de Verenigde Staten en de Republiek Korea zijn samengekomen om een nieuw hersenimplantaat te bedenken dat zowel hersencellen kan stimuleren als medicijnen rechtstreeks naar de hersenen kan afleveren.
Het nieuwe apparaat, dat de onderzoekers 'draadloze optofluidische hersensondes' noemen, is gemakkelijk te besturen met behulp van smartphonetechnologie.
"Het draadloze neurale apparaat maakt chronische chemische en optische neuromodulatie mogelijk die nog nooit eerder is bereikt", zegt hoofdauteur Raza Qazi.
Qazi is aangesloten bij het Korea Advanced Institute of Science and Technology in Daejeon, de Republiek Korea, en bij de University of Colorado Boulder.
Het team heeft de nieuwe tool ontwikkeld in de hoop dat artsen het ooit kunnen gebruiken om meer te weten te komen over de mogelijke oorzaken van verschillende aandoeningen die de hersenen aantasten. Deze omvatten de ziekte van Parkinson, de ziekte van Alzheimer, verslaving en klinische depressie.
Voorlopig hebben de onderzoekers hun apparaat echter getest en geperfectioneerd bij muizen.
Een ‘revolutionair apparaat’ creëren
Het team wilde een apparaat ontwerpen dat gemakkelijker te gebruiken was en langer meegaat dan bestaande sondemodellen. Bestaande modellen zijn geneigd te vertrouwen op stijve metalen buizen en optische vezels als het gaat om het afgeven van stimuli of medicijnen aan de hersenen.
Ouderwetse sondes zijn omslachtig en kunnen vanwege hun stijfheid ook hersenlegioenen veroorzaken. Ze kunnen ook maar een beperkte hoeveelheid medicijnen in de hersenen afgeven.
Het nieuwe toestel is echter lichter. Het maakt ook gebruik van kleine vervangbare cartridges die de medicijnen bevatten. Op deze manier kunnen wetenschappers ze indien nodig verwijderen en vervangen door verse, medicijngevulde cartridges.
Bovendien zijn de sondes die het gebruikt erg dun - in feite niet dikker dan een mensenhaar. Het maakt ook gebruik van bluetooth low energy, dat het team kan besturen met behulp van smartphonetechnologie, om medicijnen in de hersenen af te geven en om geselecteerde hersencellen te stimuleren. Beide innovaties stellen onderzoekers in staat het apparaat veiliger en voor langere tijd te gebruiken.
Niet alleen dat, maar ze zouden ook geautomatiseerde dierstudiemodellen kunnen opzetten waarin ze het gedrag van dieren kunnen manipuleren door zich met het draadloze apparaat op bepaalde hersencellen te richten.
Studieauteur prof.Michael Bruchas benadrukt ook het klinische potentieel van het apparaat door onderzoekers in staat te stellen nieuwe therapieën te ontwikkelen voor pijn, evenals voor neurologische en neuropsychiatrische aandoeningen.
"Het stelt ons in staat om de neurale circuitbasis van gedrag beter te ontleden, en hoe specifieke neuromodulatoren in de hersenen gedrag op verschillende manieren afstemmen", legt hij uit.
"We willen het apparaat ook graag gebruiken voor complexe farmacologische onderzoeken, die ons zouden kunnen helpen bij het ontwikkelen van nieuwe therapieën voor pijn, verslaving en emotionele stoornissen", voegt prof. Bruchas toe.
Momenteel zal het onderzoeksteam aan dit apparaat blijven werken, in de hoop het uiteindelijk toe te passen op gericht klinisch onderzoek.
"Dit revolutionaire apparaat is het resultaat van een geavanceerd elektronica-ontwerp en krachtige micro- en nanoschaaltechniek."
Studeer co-auteur Prof. Jae-Woong Jeong
“We zijn geïnteresseerd in het verder ontwikkelen van deze technologie om een hersenimplantaat te maken voor klinische toepassingen”, zegt prof. Jeong.
