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Bioimplantat kurbelt Nervenheilung an

Unser gesamter Körper ist von Nerven durchzogen - sind sie verletzt, können Stromreize helfen. (Bild: 4X-image/ istock)

Elektrische Signale kontrollieren unseren Körper – und können ihn bei der Selbstheilung unterstützen. Verletzte Nerven beispielsweise lassen sich mithilfe von Stromreizen zur Regeneration anregen. Forscher haben nun ein Bioimplantat entwickelt, das genau dies tut und betroffenen Patienten künftig bei der Genesung helfen könnte. Der Clou: Das System besteht aus vollständig biologisch abbaubaren Materialen – nachdem es seinen Dienst im Körper geleistet hat, löst es sich einfach auf.

Durch Unfälle, Entzündungen oder Überlastung können unsere peripheren Nerven empfindlich geschädigt werden. Sind diese den gesamten Körper durchziehenden Leitungsbahnen verletzt, bekommen wir dies deutlich zu spüren. Die betroffenen Körperregionen kribbeln unangenehm, sind taub oder gar von Lähmungserscheinungen betroffen. Die gute Nachricht: Anders als die Nerven in Gehirn und Rückenmark besitzen periphere Nerven die Fähigkeit, sich bis zu einem gewissen Grad zu regenerieren. Ärzte versuchen diesen oft langwierigen Prozess unter anderem durch Medikamente und Physiotherapie zu fördern – manchmal ist auch ein chirurgischer Eingriff nötig. Es gehört inzwischen zum Standard, die betroffenen Nerven während solcher Operationen mithilfe von Stromreizen zu stimulieren. Denn dadurch wird die Ausschüttung von wachstumsfördernden Proteinen angeregt, sodass die Nerven schneller und besser nachwachsen. „Wir wissen, dass die Elektrostimulation hilft. Doch sobald die Operation beendet ist, schließt sich auch das Fenster für eine solche Intervention“, sagt Wilson Ray von der Washington University in St. Louis.

Vollständig abbaubar

Was aber wäre, wenn sich die Regeneration der Nervenzellen noch über den Eingriff hinaus ankurbeln ließe? Genau zu diesem Zweck haben Ray und seine Kollegen um Erstautor Jahyun Koo von der Northwestern University in Evanston nun ein elektronisches System entwickelt, das in den Körper eingesetzt wird. Ihr Implantat besteht aus einem drahtlos angetriebenen Stimulator, dessen Elektrode um den verletzten Nerv gewickelt wird und in regelmäßigen Abständen elektrische Impulse abgibt. Die Struktur ist kaum größer als ein Ein-Cent-Stück, so dünn wie ein Blatt Papier und hat eine ganz besondere Eigenschaft: Sie löst sich nach einer gewissen Zeit von selber auf. Die Wissenschaftler verwendeten Materialien wie spezielle Nanomembranen aus Silikon, Polymere und bioresorbierbare Metallstückchen, die vom Körper vollständig abgebaut werden können. Auf diese Weise kann das Bioimplantat seinen Dienst leisten, ohne später operativ entfernt werden zu müssen.

Wie gut sich geschädigte Nerven mit diesem neuen System behandeln lassen, testete das Forscherteam an Ratten mit einem verletzten Ischiasnerv. Dieser Nerv sendet Signale durch die Beine und kontrolliert unter anderem die Oberschenkelmuskulatur. Für das Experiment bekamen die Nager das Bioimplantat eingesetzt, das täglich eine Stunde lang elektrische Impulse aussandte – entweder für einen Tag, drei oder sechs Tage. Wie lange das Implantat im Körper überdauerte, steuerten Koo und seine Kollegen über kleine Veränderungen im Aufbau und der Dicke des verwendeten Materials. Anschließend beobachteten sie den Genesungsprozess der Tiere über einen Zeitraum von zehn Wochen. Dabei zeigte sich: Im Vergleich zu Kontrolltieren, die keine Therapie erhalten hatten, ging es allen mit Elektrostimulation behandelten Ratten deutlich besser. Demnach wuchsen die Nerven schneller nach und waren schneller wieder funktionsfähig. Als Folge nahmen auch Muskelmasse und -kraft rascher zu. Je länger die Nager therapiert worden waren, desto schneller und besser erholten sie sich dabei.

Hoffnung für Patienten

„Unsere Entwicklung ist das erste Beispiel für eine ‚bioelektronische Medizin‘ – ein System, das therapeutische Funktionen in einer programmierbaren, dosierbaren Form liefert und dann verschwindet, ohne eine Spur im Körper zu hinterlassen“, konstatiert Koos Kollege John Rogers. Zwar stehen Studien am Menschen noch aus – die Wissenschaftler hoffen aber, dass ihr Bioimplantat künftig vielen Patienten mit peripheren Nervenschäden helfen kann. „Wir freuen uns über diesen neuen Ansatz, weil er eine Lösung für ein Problem aufzeigt, für das es in der klinischen Praxis bisher noch keine gab“, schließt Ray.

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Quelle: Jahyun Koo (Northwester University, Evanston) et al., Nature Medicine, doi: 10.1038/s41591-018-0196-2

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