Stellt Iech eng Zukunft vir, wou Ären Dokter e Gel an Ären Tissue sprëtze kann an de Gel eng mëll Stroumleitend Elektrode bildt. Dëst kann dann benotzt ginn fir Är Nervensystem Krankheet ze behandelen. No enger Zäit ass d'Elektrode opgeléist a verschwonnen. Schwedesch Fuerscher hunn de Gel schonn entwéckelt a mat der Zäit wëllen se Elektronik mat biologescht Tissu verbannen - wéi zum Beispill d'Gehir.
D'Konduktivitéit vum injizéierenbare Gel gëtt op engem mikrofabrizéierte Circuit getest. Bildkreditt: Thor Balkhed/Linköping University
Elektronesch Medizin ass e Fuerschungsfeld dat net ordentlech an en existent Feld passt.
"De Moment schwätzt Dir mat engem Physiker, engem Chemiker a mir, deen en Hannergrond an der Biomedizin huet. Mir schaffen zesumme mat Materialwëssenschaftler an Elektroingenieuren zesummen fir d'Wëssen aus eise verschiddene Beräicher ze integréieren. Fir dat ze funktionéieren, musst Dir d'Gehir verstoen an Dir musst Chimie a Physik verstoen, "seet d'Hanne Biesmans, Doktorand um Laboratoire fir Organesch Elektronik, LOE, op der Linköping Universitéit.
D'Fuerschung, op déi si schwätzt, geet ëm sougenannt organesch Elektronik, déi mat liewege Tissu verbonne ka ginn. Dat laangfristeg Zil ass et fäeg ze sinn, verschidde Nervensystem a Gehirerkrankheeten ze behandelen. Hire Kolleg Tobias Abrahamsson ass e Chemiker.
"Déi interdisziplinär Natur vun eiser Fuerschung, wou mir verschidden Aspekter a Wëssensfelder kombinéieren, ass ganz spannend. Dir kënnt och soen, datt ech eng méi perséinlech Motivatioun hunn, well a menger Famill ginn et Krankheeten, déi den Nervensystem beaflossen", seet hien.
Iwwersetzt tëscht Biologie an Elektronik
Awer wat ass organesch Elektronik? A wéi kéint et benotzt ginn fir Krankheeten ze behandelen - wéi Epilepsie, Depressioun oder Alzheimer a Parkinson - déi haut schwéier ze behandelen sinn?
"Am Kierper fënnt d'Kommunikatioun duerch vill kleng Molekülle statt, wéi Neurotransmitter an Ionen. Neural Signalisatioun ass zum Beispill och eng Welle vun Ionen déi zu engem elektresche Impuls entstoen. Also mir wëllen eppes wat all déi Informatioun kann huelen an als Iwwersetzer tëscht Ionen an Elektronen handelen ", seet de Xenofon Strakosas, Assistent Professer mat engem Hannergrond an der Physik.
Am Joer 2023 hu si et fäerdeg bruecht, zesumme mat anere Fuerscher vun der Linköping Universitéit, der Lund Universitéit an der Universitéit vu Göteborg, Gelelektroden a Liewewiesen ze wuessen.
"Amplaz Metaller an aner anorganesch Materialien ze benotzen fir Stroum ze féieren, kann Elektronik erstallt ginn mat verschiddene Materialien baséiert op Kuelestoff- a Waasserstoffatome - an anere Wierder, organesch Materialien - déi konduktiv sinn. Dës si méi kompatibel mat biologesche Stoffer an dofir besser gëeegent fir zum Beispill mam Kierper z'integréieren", seet den Tobias Abrahamsson.
Déi organesch elektronesch Materialien si ganz nëtzlech fir biologesch Signaler ze féieren, well se Ionen souwéi Elektronen kënne féieren. Och si si mëll, am Géigesaz zu Metaller.
Elektresch Gehirstimulatioun gëtt scho benotzt fir verschidde Krankheeten ze behandelen. Elektroden ginn am Gehir implantéiert, zum Beispill fir d'Parkinson Krankheet ze behandelen.
"Awer d'Implantate, déi haut klinesch benotzt ginn, sinn zimlech rudimentär; si baséieren op haarden oder steife Materialien wéi Metaller. An eise Kierper ass mëll. Also et gëtt Reibung, déi zu Entzündung an d'Bildung vu Narbengewebe féieren kann. Eis Materialien si méi mëll a méi kompatibel mam Kierper", seet d'Hanne Biesmans.
Elektroden bannent Planzen
Scho viru ronn 10 Joer hunn hir Kollege vun der LOE gewisen, datt si Planzen e Waasserléisleche Substanz maache kënnen, déi am Stamm vun der Planz eng Struktur geformt huet, déi Elektrizitéit féiert. Eng Zort Elektrode, an anere Wierder, an enger Planz.
D'Substanz, déi et betrëfft, ass e sougenannte Polymer - eng Substanz déi aus ville klenge ähnlechen Eenheeten besteet, déi zesummen laang Ketten bilden duerch e Prozess genannt Polymeriséierung. Deemools goufe Rouse benotzt an d'Fuerscher konnten weisen datt si organesch Elektroden erstallt hunn. Dëst huet d'Dier opgemaach fir en neit Fuerschungsberäich.
"Awer e Stéck gouf gefeelt. Mir woussten net wéi mir d'Polymere bannen Mamendéieren an am Gehir bilden, zum Beispill. Awer dunn hu mir gemierkt datt mir Enzymen am Gel kéinte hunn an déi eegen Substanzen vum Kierper benotze fir d'Polymeriséierung unzefänken", seet de Xenofon Strakosas.
D'Iddi huet dozou gefouert datt d'Fuerscher elo déi mëll viskos gel-ähnlech Léisung an den Tissu kënnen sprëtzen. Wann et a Kontakt mat den eegene Substanzen vum Kierper kënnt, wéi Glukos, änneren d'Eegeschafte vum Gel. An déi schwedesch Fuerscher waren déi éischt op der Welt, déi mat der Method geléngt, déi benotzt gëtt fir d'Bildung vun Elektroden am Tissu ze aktivéieren.
"De Gel selwer polymeriséiert am Tissu a gëtt elektresch konduktiv. Mir loossen d'Biologie et fir eis maachen", seet de Xenofon Strakosas.
Och bleift et op der Plaz wou et injizéiert gouf. Dëst ass wichteg well d'Fuerscher wëllen fäeg sinn ze kontrolléieren wou am Tissu de Gel ass. D'Fuerschungsteam huet gewisen datt se Elektroden am Gehir vun Zebrafësch a ronderëm d'Nervensystem vun de Leecher op dës Manéier wuessen kënnen. Si ënnersichen elo ob et och bei Mais funktionnéiert.
Awer et ass e laange Wee ze goen ier d'Behandlung vu Krankheeten mam Gel eng Realitéit gëtt. Als éischt wäert d'Fuerschungsteam entdecken wéi stabil de Gel am Tissu ass. Breet et no enger Zäit a wat geschitt dann? Eng aner wichteg Fro ass wéi de konduktiven Gel mat Elektronik ausserhalb vum Kierper verbonne ka ginn.
"Et ass net déi einfachst Saach ze maachen, awer ech hoffen, datt mat der Zäit d'Method ka benotzt ginn fir ze iwwerwaachen wat am Kierper geschitt, bis op den celluläre Niveau. Da kënne mir vläicht méi verstoen wat ausléist oder zu verschiddene Krankheeten am Nervensystem féiert", seet den Tobias Abrahamsson.
"Et bleift nach vill ze léisen, awer mir maache Fortschrëtter", seet de Xenofon Strakosas. Et wier genial wa mir eventuell d'Elektroden benotze fir Signaler am Kierper ze liesen an se fir Fuerschung oder an der Gesondheetsariichtung ze benotzen.
Geschriwwen vum Karin Söderlund Leifler
Source: Linköping Universitéit
