Ingenieure am MIT haben weiche und implantierbare Fasern entwickelt, die Licht zu großen Nerven im Körper bringen können. Diese Fasern können Lichtimpulse an genetisch manipulierte Nerven senden und dadurch Schmerzen hemmen. Die Fasern sind flexibel und passen sich der Körperform an, was eine natürliche Bewegung ermöglicht. Das Ziel der Forschung ist es, periphere Nervenstörungen bei Tieren zu untersuchen und potenzielle Behandlungen zu finden. Über 20 Millionen Menschen in den USA leiden an peripherer Neuropathie. Die neuen Fasern erweitern den Einsatz von Optogenetik, einer Technik, bei der Nerven genetisch so verändert werden, dass sie auf Licht reagieren, über das Gehirn hinaus. Optogenetik wurde im Gehirn eingesetzt, um verschiedene Störungen zu untersuchen und gezielte Therapien zu entwickeln. Die Herausforderung besteht darin, die Technik auf Nerven außerhalb des Gehirns anzupassen, die ständiger Bewegung ausgesetzt sind. Starrere Geräte, die im Gehirn verwendet werden, können das Nervengewebe beschädigen, wenn sie in peripheren Nerven verwendet werden. Die Forscher entwickelten eine weiche und dehnbare Faser aus Hydrogel, die sich mit dem Körper bewegen kann. Die Faser besteht aus einem Kern und einer äußeren Schale mit unterschiedlichen Brechungsindizes, um ein Entweichen des Lichts zu verhindern. Die Fasern wurden an Mäusen getestet und konnten Licht effizient übertragen, Schmerzen hemmen und nach zwei Monaten kontinuierlicher Nutzung Ermüdung standhalten. Das Team sieht die Fasern als ein neues Werkzeug, um periphere Nervenstörungen zu untersuchen und potenziell neue Therapien für chronische Schmerzen sowie Nervendegeneration oder -verletzungen zu finden. Diese Forschung wurde von verschiedenen Organisationen unterstützt, darunter das National Institute of Health und das U.S. Army Research Office.
Einführung
Forscher am MIT haben weiche und implantierbare Fasern entwickelt, die Licht an wichtige Nerven im Körper abgeben können. Diese Fasern haben das Potenzial, Schmerzen zu inhibieren, indem sie Lichtimpulse an genetisch manipulierte Nerven senden. Ziel der Forschung ist es, periphere Nervenstörungen bei Tieren zu untersuchen und potenzielle Behandlungen zu finden. Periphere Neuropathie, eine Erkrankung, von der über 20 Millionen Menschen in den USA betroffen sind, kann von dieser neuen Technologie profitieren.
Optogenetik und ihre Einschränkungen
Optogenetik ist eine Technik, bei der Nerven genetisch so verändert werden, dass sie auf Licht reagieren. Diese Technik wird häufig im Gehirn eingesetzt, um verschiedene Erkrankungen zu untersuchen und gezielte Therapien zu entwickeln. Die Anwendung der Optogenetik auf Nerven außerhalb des Gehirns birgt jedoch Herausforderungen aufgrund der ständigen Bewegung, die periphere Nerven erfahren. Die starren Geräte, die im Gehirn verwendet werden, können potenziell Gewebeschäden anrichten, wenn sie in periphere Nerven eingesetzt werden.
Die Herausforderung der Anwendung von Optogenetik auf periphere Nerven
Die ständige Bewegung der peripheren Nerven erschwert den Einsatz von starren Geräten, die in unserem Gehirn für optogenetische Anwendungen verwendet werden. Diese Herausforderung muss angegangen werden, um den Einsatz von Optogenetik über das Gehirn hinaus zu erweitern.
Entwicklung von weichen und dehnbaren Fasern
Um die Einschränkungen der Optogenetik zu überwinden, haben die Forscher am MIT eine weiche und dehnbare Faser aus Hydrogel entwickelt. Diese Faser ist flexibel und kann sich mit dem Körper dehnen, was eine natürliche Bewegung ohne Schäden an den Nervengewebe ermöglicht. Die Faser besteht aus einem Kern und einer äußeren Hülle mit unterschiedlichen Brechungsindizes, die das Entweichen von Licht verhindern.
Die Zusammensetzung der Faser
Die weiche und dehnbare Faser besteht aus Hydrogel und hat einen Kern und eine äußere Hülle. Die unterschiedlichen Brechungsindizes des Kerns und der Hülle verhindern das Entweichen von Licht und gewährleisten eine effiziente Lichtabgabe an die Zielnerven.
Die Flexibilität und Dehnbarkeit der Faser
Die Faser ist flexibel und dehnbar konzipiert, was es ihr ermöglicht, sich mit dem Körper zu bewegen. Diese Eigenschaft ermöglicht natürliche Bewegungen, ohne dass dabei Schäden an den Nervengeweben entstehen.
Tests und Ergebnisse
Die Forscher führten Tests an Mäusen mit den weichen und dehnbaren Fasern durch. Ziel der Tests war es, die Effizienz der Lichtübertragung, die Schmerzinhibition und die Haltbarkeit zu bewerten.
Effizienz der Lichtübertragung
Die Forscher untersuchten, wie effizient die Fasern Licht an die genetisch manipulierten Nerven übertrugen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Fasern in der Lage waren, das Licht effektiv an die Zielnerven abzugeben und somit eine Schmerzinhibition zu ermöglichen.
Schmerzinhibition
Durch das Senden von Lichtimpulsen durch die Fasern konnten die Forscher Schmerzen bei den Mäusen inhibieren. Dies zeigt das Potenzial dieser Fasern als Werkzeug zur Entwicklung neuer Therapien gegen chronische Schmerzen.
Haltbarkeit der Fasern
Die Fasern wurden auf ihre Haltbarkeit getestet, indem sie zwei Monate lang kontinuierlich eingesetzt wurden. Nach dieser langen Nutzungsdauer zeigten die Fasern keine Anzeichen von Ermüdung und deuten somit auf ihre langfristige Anwendbarkeit für potenzielle therapeutische Anwendungen hin.
Anwendungen und zukünftige Forschung
Die Entwicklung von weichen und implantierbaren Fasern eröffnet neue Möglichkeiten zur Erforschung peripherer Nervenstörungen und zur Entwicklung von Therapien. Die Forscher sehen Potenzial in der Verwendung dieser Fasern zur Behandlung von chronischen Schmerzen, Nervendegeneration und Nervenverletzungen.
Erforschung peripherer Nervenstörungen
Die weichen und implantierbaren Fasern bieten ein neues Werkzeug zur Erforschung von peripheren Nervenstörungen an Tiermodellen. Diese Forschung kann zu einem besseren Verständnis der zugrunde liegenden Ursachen dieser Erkrankungen führen und die Entwicklung gezielter Therapien unterstützen.
Neue Therapien gegen chronische Schmerzen
Chronische Schmerzen beeinträchtigen Millionen von Menschen weltweit, und die derzeitigen Behandlungsmöglichkeiten sind oft mit Einschränkungen und Nebenwirkungen verbunden. Die weichen und implantierbaren Fasern bieten eine potenzielle Alternative zur Entwicklung neuer Therapien, die gezielt die betroffenen Nerven ansprechen und Schmerzlinderung bieten können.
Behandlung von Nervendegeneration und -verletzungen
Nervendegeneration und -verletzungen stellen bedeutende medizinische Herausforderungen dar. Die weichen und dehnbaren Fasern könnten eingesetzt werden, um Licht an genetisch manipulierte Nerven abzugeben und so Regeneration und Heilung zu fördern. Diese potenzielle Behandlungsmöglichkeit könnte Auswirkungen auf eine Vielzahl von Erkrankungen haben, einschließlich peripherer Neuropathie.
Unterstützung und Dank
Diese Forschung wurde mit Unterstützung verschiedener Organisationen durchgeführt, darunter die National Institutes of Health und das U.S. Army Research Office. Der Beitrag dieser Organisationen hat dazu beigetragen, unser Verständnis für periphere Nervenstörungen zu erweitern und potenzielle therapeutische Lösungen zu entwickeln.
