Voor veel mensen die lijden aan neurologische aandoeningen, zoals epilepsie, zijn er geen haalbare behandelingsopties. In ons laatste onderzoek hebben we een implanteerbaar apparaat ontwikkeld dat op een dag verlichting kan bieden. We laten zien dat het implantaat problemen in de hersenen, zoals epileptische aanvallen, kan behandelen door chemische stoffen in de hersenen - bekend als neurotransmitters - rechtstreeks af te geven aan de cellen in de hersenen die het probleem veroorzaken.
Het implantaat werkt door een elektrisch veld te gebruiken om neurotransmitters vanuit een intern reservoir uit het apparaat te duwen. Dit proces, bekend als elektroforese, maakt nauwkeurige controle mogelijk over de dosis en timing van medicijnafgifte, wat belangrijk is voor het aanpakken van intermitterende aandoeningen zoals epilepsie.
Deze manier van medicijnafgifte heeft ook het voordeel dat de lokale druk niet wordt verhoogd wanneer het medicijn het apparaat verlaat omdat de medicijnmoleculen zich niet in een oplosmiddel bevinden - ze verlaten het apparaat "droog". Dit is belangrijk omdat het betekent dat de medicijnmoleculen (in dit geval neurotransmitters) direct kunnen interageren met het weefsel rondom het implantaat zonder schade aan die cellen of het omliggende weefsel te veroorzaken.
Onderzoekers hebben eerder aangetoond dat deze methode voor het toedienen van medicijnen kan worden gebruikt om pijn te beheersen, met een implantaat dat in het ruggenmerg van ratten werd geplaatst. De nieuwigheid van ons werk, gepubliceerd in Science Advances, was het construeren van een implantaat dat klein genoeg is om in de hersenen van muizen te worden geïmplanteerd. We hebben ook kleine sensoren in het implantaat ingebouwd, zodat we de lokale hersenactiviteit kunnen volgen waar het apparaat is geïmplanteerd.
Neurotransmitters zijn de chemische boodschappers van de hersenen. (Andrii Vodolazhskyi / Shutterstock.com) Met behulp van de ingebouwde sensoren konden we het begin van aanvalachtige activiteit bij muizen zien. Nadat een aanval was gedetecteerd, vertelden we het implantaat remmende neurotransmitters naar het hersenweefsel in het midden van de aanvallen te sturen. De neurotransmitters vertellen de cellen in dat weefsel dat ze moeten stoppen met het verspreiden van de aanval naar andere cellen. Dit stopte de aanvallen.
Nadat we hadden vastgesteld dat we aanvallen konden stoppen, wilden we kijken of we aanvallen helemaal konden voorkomen, in plaats van ze te stoppen nadat ze waren begonnen. Om dit te testen, begonnen we de neurotransmitters af te leveren voordat een dosis van aanvallen-inducerende chemicaliën in de hersenen werd geïnjecteerd met een afzonderlijk implantaat. Deze experimenten toonden aan dat ons implantaat kon voorkomen dat er een aanvalachtige activiteit plaatsvond.
Platform technologie
We zijn erg enthousiast omdat dit de eerste keer is dat iemand heeft gezien dat een elektroforetisch medicijnafgifteapparaat een aanvalachtige activiteit kan stoppen of voorkomen. We zien dit ook als een platformtechnologie die kan worden aangepast om veel verschillende neurologische aandoeningen te behandelen, waaronder epilepsie, de ziekte van Parkinson en hersentumoren.
Het is belangrijk op te merken dat dit apparaat tot nu toe alleen is getest bij muizen en ratten. Afgaande op de tijd die het heeft geduurd voordat andere technologieën van dit stadium naar wijdverspreid klinisch gebruik gingen, zal het waarschijnlijk nog minstens tien jaar duren voordat deze technologie voor mensen breed beschikbaar zou zijn. Gedurende deze tijd zal veel werk worden gedaan om de levensvatbaarheid op lange termijn van deze implantaten voor de behandeling van epilepsie en andere neurologische aandoeningen te bewijzen.
Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation.
Christopher Proctor, onderzoeksassistent bij de fabricage en validatie van implanteerbare ionenpompen, Universiteit van Cambridge
