Sommige van de nieuwste medische behandelingen die er zijn, vereisen goudkleurige staven en bollen gewikkeld in goud. Deze nanodeeltjes zijn ontworpen om tumorcellen op te sporen en te vernietigen of gebruikt als een injecteerbare, omkeerbare mannelijke anticonceptie. Maar in de toekomst kunnen gouden nanodeeltjes zelfs worden gebruikt om onze hersenen te beheersen - of liever, om hersencellen op afstand te activeren en neurologische aandoeningen te behandelen.
Voor de Guardian beschrijft Mo Costandi twee voorgestelde behandelingen die gouden nanodeeltjes gebruiken om zenuwcellen in te schakelen. Een groep onderzoekers van de Universiteit van Chicago, geleid door Francisco Benzanilla, creëerde gouden nanostaafjes die zich hechten aan specifieke moleculen die zijn ingebed in zenuwcelmembranen. Een zachte puls van infrarood licht verwarmt de nanostaven waardoor de neuronen op hun beurt vuren. Ze hebben het systeem getest met behulp van dorsale wortelganglion [DRG] neuronen, die in het ruggenmerg clusteren en belangrijk zijn voor het doorgeven van informatie over pijn en aanraking. Costandi schrijft:
De onderzoekers voegden deze deeltjes toe aan DRG-neuronen die in petrischalen groeien, zodat ze zouden binden aan de cellen die de relevante eiwitten op hun oppervlak vertonen. Ze hebben de cellen vervolgens blootgesteld aan milliseconde pulsen van zichtbaar licht, die de deeltjes opwarmden, waardoor de cellen in reactie daarop zenuwimpulsen afvuren. Dit was niet alleen mogelijk in geïsoleerde neuronen, maar ook in stukjes weefsel van de hippocampus van ratten. In beide situaties bleven de deeltjes stevig op hun plaats wanneer ze in lage concentraties werden toegevoegd, waardoor de cellen gedurende meer dan een half uur herhaaldelijk konden worden gestimuleerd.
Een tweede groep bij MIT gebruikt ijzeroxidebollen van nano-formaat die opwarmen wanneer een magnetisch veld eroverheen passeert. Ze injecteerden die deeltjes in muizen waarvan de neuronen waren geprimed om gevoelig te zijn voor warmte. Normaal gesproken hoeven hersencellen geen warmte te voelen, maar een virus kan het gen dat nodig is voor de warmtesensor in de hersenen dragen. De neuronen nemen dat gen op in hun eigen genoom en bouwen de sensor op. Wanneer de ijzeren nanodeeltjes aankomen en worden opgewarmd door een magnetisch veld, voelen de neuronen dat aan en vuren ze.
De behandelingen zijn nog steeds verre van iemands hersenen op afstand te besturen, maar ze tonen wel enkele van de innovatieve manieren waarop wetenschappers denken over nanotechnologie en geneeskunde. De groep van Benzilla hoopt een gemodificeerd nanodeeltjes-systeem te ontwikkelen om maculaire degeneratie te behandelen, schrijft Costandi. We zijn niet zo ver van een dag waarop je een pil zou kunnen doorslikken die een team van nanobots in je bloed zou laten om de ziekte op te snuiven en aan je arts te melden.
