Wi-Fi-Implantate Schmerzen gezielt ein- und ausschalten

Auf Grundlage schnurloser Technologie forschen Wissenschaftler an implantierbaren LEDs zur Schmerztherapie. Die entwickelten Geräte sind in der Lage, Schmerzsignale in Körper und Rückgrat auszulösen – und theoretisch auch zu blockieren – bevor diese das Gehirn erreichen.

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Forscher der Washington University School of Medicine in St. Louis und der University of Illinois in Urbana-Champaign haben die Implantate entwickelt und an Versuchstieren getestet. Ziel der aktuellen Studien sei es zu ermöglichen, die schnurlosen Geräte in verschiedenen Bereichen des Menschen einsetzen zu können, um dort gezielt Schmerzen zu behandeln, die nicht auf konventionelle Therapien ansprechen.

„Letztendlich ist unser Ziel, mit dieser Technologie Schmerzen an ganz spezifischen Stellen zu behandeln, indem wir eine Art Schalter bereitstellen, der Schmerzsignale abstellt, lange bevor diese das Gehirn erreichen,“ sagte Dr. Robert W. Gereau IV, Professor für Anästhesiologie, Direktor des Washington University Pain Center und einer der Forschungsleiter. Die Ergebnisse der Studie wurden in der Online-Ausgabe der Fachpublikation Nature Biotechnology veröffentlicht.

Die entwickelten Geräte sind weich und dehnbar, weshalb sie sich auch in bewegliche Bereiche des Körpers implantieren lassen. Frühere Implantate mussten noch in Knochen verankert werden. „Wenn wir aber Neuronen in der Wirbelsäule oder in anderen Bereichen außerhalb des zentralen Nervensystems untersuchen wollen,“ so Gereau, „brauchen wir dehnbare Implantate, die nicht verankert werden müssen“.

Die entwickelten Implantate werden daher durch Nähte fixiert. Wie ihre Vorgängermodelle enthalten sie microLEDs, mit denen gezielt Nervenzellen aktiviert werden können. Die Forscher erhoffen sich dadurch, mit Hilfe der Implantate Schmerzen so gezielt lindern oder steuern zu können, wenn diese sich nicht mehr mit herkömmlichen Therapien in den Griff bekommen lassen.

Die Forschungen wurden an gentechnisch veränderten Mäusen durchgeführt, die zusätzliche lichtempfindliche Proteine an einigen ihrer Nervenzellen besitzen. Um die Funktionsweise der Implantate zu testen, wurden die Tiere durch ein Labyrinth geschickt. Sobald die Mäuse bestimmte Bereiche betraten, wurden die LEDs aktiviert, worauf diese einen Schmerzimpuls auslösten. Verliessen die Tiere das Areal wieder, schalteten die Lichter und damit die Schmerzen wieder ab. Die Studie bestätigt, dass die Mäuse lernten, die schmerzauslösenden Bereiche zu vermeiden.

Die Implantate wurden durch eine Verbesserung bestehender Schnurloser Technologie erst ermöglicht. Mit älteren, kabelgebundenen optogenetischen Geräten hätten sich die Versuche nicht durchführen lassen, da diese den Bewegungsspielraum der Versuchstiere einschränken würden. Zusammen mit der zusätzlichen Flexibilität kämen die Implantate auch für den Einsatz in Körperregionen wie der Blase, dem Magen, dem Herz oder anderen Organen in Frage. „Sie schaffen einzigartize, biokompatible Plattformen für die schnurlose Übertragung von Licht in praktisch jedes angezielte Organ im Körper,“ sagte Dr. John A. Rogers, Co-Forschungsleiter und Professor für Materialforschung der University of Illinois in Urbana-Champaign.

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