Universitetsövergripande

Publicerad: 2009-10-22 09:44

Ett steg närmare säkra nanoelektroder i hjärnan

Den biologiska säkerheten med nanoteknik, alltså hur kroppen reagerar på nanopartiklar, är en het fråga. Nu har forskare vid Lunds universitet för första gången gjort framgångsrika försök med injektion av så kallade ”nanopinnar”.

I framtiden förväntas man kunna operera in elektroder, byggda i nanoskala, för att studera inlärning och minne samt för att behandla patienter som lider av kronisk smärta, depression och sjukdomar som exempelvis Parkinson. Men hur hjärnan skulle reagera om elektrodernas fästen skulle lossna från elektroderna, vet man inte.

Nu har forskare vid Lunds universitet för första gången undersökt detta ”worst case-scenario” genom att injicera in ”nanopinnar”, som i storlek och utformning motsvarar de framtida elektrodernas fästen, eller registreringspunkter, i råtthjärnor. Resultaten visar att hjärnans ”städceller”, mikroglia, tar hand om pinnarna. Efter tolv veckor såg man endast små skillnader mellan testgruppens och kontrollgruppens hjärnor. Resultaten publiceras i senaste numret av Nano Letters.

– Resultaten pekar på att detta är en framkomlig väg att jobba vidare på. Nu har vi bättre underlag för att utveckla mer avancerade och mer användbara elektroder än dagens, förklarar Christelle Prinz, forskare i fasta tillståndets fysik vid Lunds Tekniska Högskola, som tillsammans med Cecilia Eriksson Linsmeier vid Medicinska fakulteten är huvudförfattare till artikeln ”Nanowire biocompatibility in the brain – Looking for a needle in a 3D stack”.

Redan idag används elektroder för att motverka symtomen vid t ex Parkinsons sjukdom. Den framtida nanotekniken kan möjliggöra en förfinad och förbättrad behandling och öppna upp för helt nya användningsområden.

En fördel med elektroder i nanostorlek är att man kan registrera och stimulera från hjärnans minsta beståndsdelar. För att undersöka den biologiska säkerheten, biokompatibiliteten, av dessa elektroder tillverkade forskarna först nanopinnar som sedan blandades ut i en vätska som sprutades in i råttors hjärnor. Lika många råttor fick en lösning utan nanopinnar. Efter 1, 6 respektive 12 veckor undersöktes hur råtthjärnorna reagerat på nanopinnarna.

Forskningsprojektet drivs av universitetets tvärvetenskapliga Neuronano Research Center (NRC) koordinerat av Jens Schouenborg vid Medicinska fakulteten och finansierat av bl a Linnéanslag och Wallenbergstiftelsen. Arbetet har involverat forskare från såväl Medicinska fakulteten som forskare från Nanometerkonsortiet som leds av Lars Samuelson, LTH.

– Vi studerade två av hjärnvävnadens stödjeceller, dels mikrogliaceller som har i uppgift att ”städa bort” skräp och smittsamma ämnen i hjärnan, dels astrocyter som bidrar till hjärnans läkningsprocess. Mikrogliacellerna ”åt upp” de flesta nanopinnarna. Vecka 6 och 12 kunde vi se rester av dem i mikrogliacellerna, berättar Nils Danielsen, forskare vid NRC.

Antalet nervceller var konstant hela tiden, vilket är ett positivt tecken. Den största skillnaden mellan test- och kontrollgruppen var att den förra hade en större astrocytreaktion första veckan, men nivån avtog efter hand. Vecka 6 och 12 kunde forskarna inte se någon skillnad alls.

– Tillsammans med övriga resultat och mot bakgrund av att mikrogliacellerna minskade i antal över tid, tyder resultaten på att hjärnan inte skadas eller får några kroniska men av nanopinnarna, sammanfattar Christelle Prinz.

Författare till ”Nanowire biocompatibility in the brain – Looking for a needle in a three-dimensional stack”: Cecilia Linsmeier Eriksson, Christelle N. Prinz, Lina ME Pettersson, Philippe Caroff, Lars Samuelson, Jens Schouenborg, Lars Montelius, Nils Danielsen.

Länk till abstract: https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl902413x
Nano Letters hemsida: https://pubs.acs.org/journal/nalefd

För mer information, kontakta: Christelle Prinz (talar helst engelska), tel, 046 222 47 96,[email protected], 07 68 75 23 15, eller Nils Danielsen, tel 046 222 03 00, 070 548 09 09 [email protected]

Kristina Lindgärde