Komplexa neuroteknologiska anordningar krävs för att direkt välja ut och påverka hjärnvågor inuti skallens inre. Även om det har blivit relativt enkelt att implementera enheterna, forskare står fortfarande inför utmaningar när de försöker hålla dem igång ordentligt i levande organismer över tid. Men det kan ändras nu, tack vare en ny metod från Freiburg.

Ett forskarlag kunde skapa en mikrosond som växer in i nervvävnaden utan inflammation och med hjälp av en medicinsk beläggning. Även efter tolv veckor kan den fortfarande leverera starka signaler. Nu när sådana implantat inte längre behöver bytas ut lika ofta, de kan öppna dörrarna för bättre diagnoser samtidigt som de gör livet lättare för kroniskt sjuka – som Parkinsonspatienter som behöver behandlas med hjärnstimuleringsmetoder. Studien har publicerats i tidskriften Biomaterial och bygger på gruppens tidigare forskning om ledande och absorberande plaster.

Mikrosystemingenjören Christian Böhler från Dr Maria Asplunds juniorforskargrupp i Cluster of Excellence BrainLinks-BrainTools, Prof. Dr. Thomas Stieglitz, ordförande för biomedicinsk mikroteknik vid Institutet för mikrosystemteknik och prof. dr. Ulrich G. Hofmann, sektionen för neuroelektroniska system vid neurologiska avdelningen vid universitetssjukhuset Freiburg har deltagit i forskningen. "Efter ett tag, immunsystemet tenderar att behandla de flesta av de dubbelriktade neurala implantaten - dvs. de som är implanterade för att mäta och stimulera samtidigt - som ett främmande föremål. Det är anledningen till att deras funktionalitet blir så begränsad. Efter några veckor avger de knappt några signaler alls, " säger Böhler. Den yngre forskargruppen har visat att flexibla mikrosonder gjorda av så kallade polyimider erbjuder tydliga fördelar jämfört med implantat gjorda av kisel, till exempel. "På samma gång, inflammatoriska reaktioner kan uppstå som gör elektroderna oanvändbara eller som i slutändan leder till att implantatet tas bort, " tillägger Asplund. I sin studie, forskarna visar att baserad på en djurmodell, dessa biverkningar kan fördröjas längre genom att använda en speciell beläggning på elektroderna placerade på polyimidimplantatet.

Elektrodernas beläggning är gjord av polymeren PEDOT som absorberar medicin och, när negativ spänning appliceras, släpper den igen - i det här fallet, den antiinflammatoriska föreningen dexametason. "På det här sättet, vi kan hälla medicinen direkt runt implantatet, reglera dosen och bestämma tiden den administreras, " förklarar Böhler. Jämfört med traditionella metoder för läkemedelsadministrering, en mycket lägre dos kan användas. Det gör det också möjligt att begränsa effekterna till ett specifikt område. På det sättet, oönskade biverkningar från läkemedlet kan minskas. Redan i början av 2016 visade teamet att PEDOT har idealiska egenskaper som läkemedelsbärare.

"Vi kan förstärka de flexibla mikrosondernas överlägsna karaktär över andra konstruktioner med vår studie, " Sammanfattar Asplund. Implantatet från Freiburgs mikrosystemteknologi håller till och med ihop längre:"Vi står på gränsen till ett genombrott i en ny generation av neuronala gränssnitt. Vi kan äntligen bygga mikrosonder med längre hållbarhet genom vår beläggningsmetod." Det är Böhler säker på. Många fler lovande vägar för långtidsbehandlingar med, till exempel, djup hjärnstimulering kan utforskas med detta system. Patienter vars nervsystem kräver inte bara regelbunden stimulering utan också noggranna mätningar och övervakning, som de med Parkinsons eller epilepsi samt personer med tvångssyndrom eller svår depression.