Om elektroder i framtiden sätts in i den mänskliga hjärnan - antingen i forskningssyfte eller för att behandla sjukdomar - kan det vara lämpligt att ge dem ett "skikt" av nanotrådar som kan göra dem mindre irriterande för hjärnvävnaden. Dock, nanotrådarna får inte överstiga en viss längd, enligt ny forskning från Neuronano Research Center vid Lunds universitet i Sverige.
Det är slutsatsen från ett experiment där långtidseffekterna av nanotrådar av olika storlekar testades. Nanotrådarna blandades i en saltlösning som injicerades i hjärnan på försöksdjur, och resultaten jämfördes med en injektion av enbart saltlösning.
Nanotrådarna som bara var 2 mikrometer långa hade inte någon större effekt på hjärnvävnaden än den rena saltlösningen, medan nanotrådar på 5 och 10 mikrometer orsakade inflammation i den omgivande hjärnvävnaden. Efter ett år, det fanns också färre nervceller kvar i närheten av de längsta nanotrådarna, vilket tyder på att de över tid hade haft en neurotoxisk effekt.
"Vi såg också klumpar av döda celler som innehöll nanotrådar, speciellt med de längre trådarna. Det är troligen immunförsvarsceller som har försökt neutralisera den främmande kroppen. Cellerna i immunförsvarets 'rengöringspatruller' är ofta upp till 10 mikrometer i diameter. De kan därför inte innesluta de långa nanotrådarna och dö i processen", sa Cecilia Eriksson Linsmeier.
Dr Eriksson Linsmeier är forskare vid Neuronano Research Center, ett tvärvetenskapligt centrum vid Lunds universitet där forskare inom medicin, teknik och vetenskap samarbetar för att utveckla elektroder som kan sättas in i hjärnan. Denna teknik kan redan nu hjälpa patienter med Parkinsons sjukdom och epilepsi. Dock, strömelektroder är ganska stora och styva, som med tiden får ärrvävnad att bildas i hjärnan, i sin tur minskar elektrodernas förmåga att påverka nervcellerna. Forskarna vid Neuronano Research Center vill därför utveckla elektroder som är både mindre och mer flexibla. De också
vill förse elektroderna med en beläggning av nanotrådar, vilket skulle kunna ge både en mer vävnadsvänlig yta och bättre registrering av signaler från nervcellerna. Dock, det är viktigt att nanotrådarna inte skadar vävnaden om de skulle bryta av från elektroden.
"Vi har studerat ett värsta scenario, där nanotrådarna bryter av från elektroden och sprids genom hjärnvävnaden. För att fortsätta med forskning om hjärnimplantat, vi måste kunna förhindra alla möjliga biverkningar", sa Cecilia Eriksson Linsmeier.
Av samma anledning, studien fick fortsätta under en ovanlig lång tid. Effekten av nanotrådarna på djuren studerades både tolv veckor och ett år efter injektionen av nanotrådarna i hjärnan. I detta sammanhang, ett år är en extremt lång tidsram - halva livslängden för en råtta.
"Många förändringar sker i hjärnan när djuret åldras. Vi fann också att de långa nanotrådarna hade vissa effekter som inte sågs förrän efter ett år. De korta nanotrådarna, å andra sidan, inte gav några uppenbara skadliga effekter vare sig på kort eller lång sikt", sa doktor Eriksson Linsmeier.
Hon tror att gruppens fynd kan ha betydelse både för framtida elektroder och i andra sammanhang, såsom utvecklingen av nanopartiklar som läkemedelsbärare. Detta kommer med största sannolikhet också att kräva att partiklarna är tillräckligt små för att inte utlösa ett immunsvar.
