Biochip Met zelfimplanterende nanochips zijn zonder operatie via de bloedbaan hersenziekten elektrisch te behandelen – bij muizen.
Rode bloedcellen met daartussen drie witte bloedcellen (paars). De linker witte bloedcel is een monocyt.
Draadloze nanochips die, na injectie in de bloedbaan, vanzelf naar de hersenen gaan en zichzelf daar implanteren op de zieke plek. Dat presenteren wetenschappers van het Amerikaanse Massachussets Institute of Technology (MIT) woensdag in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Biotechnology. Eenmaal in het brein aangekomen kunnen de chips specifiek het beoogde hersengebied elektrisch stimuleren – vooralsnog alleen bij muizen.
Elektrische hersenimplantaten worden nu soms aangeboden aan mensen met ernstige neurologische aandoeningen waartegen geen enkel medicijn meer helpt, zoals de ziekte van Parkinson, epilepsie, chronische pijn of psychiatrische aandoeningen. Dat vergt een risicovolle hersenoperatie.
De onderzoekers hopen met de nieuwe technologie, die ze ‘circulatronics’ noemen, in de toekomst ernstige hersenaandoeningen te verhelpen zonder dat er een ingrijpende operatie aan te pas komt.
De nieuwe chips bestaan uit laagjes van organische halfgeleiders en metalen van ongeveer 200 nanometer hoog, op een cirkelvormig vlakje van minder dan 10 micrometer. Dankzij dit microscopisch kleine formaat, kleiner dan een cel, kunnen de implantaatjes zich blijvend tussen individuele hersencellen nestelen zonder dat er schade ontstaat aan omliggende cellen, en met miljoenen gerichte stimulatiepuntjes hun werk uitoefenen.
De wetenschappers koppelden de minuscule elektronische apparaatjes aan levende cellen. Hierdoor wekten die geen afweerreactie van het immuunsysteem op. Daarnaast kwamen de nano-apparaatjes hierdoor makkelijk door de bloed-hersenbarrière heen. Die beschermende laag rond de bloedvaten voorkomt dat schadelijke stoffen en bacteriën tot het brein doordringen, maar hij laat voedingsstoffen en zuurstof wél door. Het is voor medicijnenfabrikanten vaak een lastige horde.
In proeven met muizen met een ontsteking in hun hersenen bleek dat de in de bloedsomloop ingespoten implantaten zelfstandig het ontstoken gebied in de hersenen konden vinden. De wetenschappers richtten de behandeling in deze proef op hersenontsteking. Dat proces speelt een grote rol bij veel neurologische aandoeningen.
In de studie gebruikten de onderzoekers immuuncellen (monocyten) om het apparaatje af te leveren. Die cellen zijn 12 tot 18 micrometer groot en richten zich van nature op ontstekingen in het lichaam. Met een fluorescerende stof konden ze de zwerm nano-apparaatjes volgen.
Toen de implantaten eenmaal op hun plaats zaten, konden de onderzoekers ze draadloos activeren met de elektromagnetische golven van nabij-infrarood licht. Diep in het muizenbrein krijgen de implantaten hiervan voldoende energie om omliggende hersencellen elektrisch te stimuleren. Bij mensen komt deze stimulatie tot enkele centimeters onder de schedel.
Met dit soort behandelingen zouden in de toekomst ontstekingen en andere neurologische problemen kunnen worden aangepakt, verwachten de auteurs. Met andere celtypen zouden de chips op andere ziekten kunnen worden gericht.
Het onderzoeksteam werkt inmiddels aan toepassingen voor meerdere aandoeningen, waaronder bepaalde vormen van hersenkanker, de ziekte van Alzheimer en chronische pijn. Bij een type hersenkanker, glioblastoom, zijn er bijvoorbeeld vaak kleine tumoren op verschillende plekken. De hoop is dat met deze nano-implantaten die ziektes wél zijn aan te pakken. Via hun start-up Cahira Technologies streven de onderzoekers ernaar binnen drie jaar de technologie te kunnen testen bij mensen in klinische proeven.
Op de hoogte van kleine ontdekkingen, wilde theorieën, onverwachte inzichten en alles daar tussenin
NIEUW: Geef dit artikel cadeauAls NRC-abonnee kun je elke maand 10 artikelen cadeau geven aan iemand zonder NRC-abonnement. De ontvanger kan het artikel direct lezen, zonder betaalmuur.
Source: NRC