For mange mennesker, der lider af neurologiske lidelser, såsom epilepsi, er der ingen levedygtige behandlingsmuligheder. I vores seneste forskning udviklede vi en implanterbar enhed, der måske en dag kan give lettelse. Vi viser, at implantatet kan behandle problemer i hjernen, såsom epileptiske anfald, ved at levere hjernekemikalier - kendt som neurotransmittorer - direkte til cellerne i hjernen, der forårsager problemet.
Implantatet fungerer ved at bruge et elektrisk felt til at skubbe neurotransmittere ud af enheden fra et internt reservoir. Denne proces, kendt som elektroforese, muliggør en nøjagtig kontrol over dosis og tidspunkt for lægemiddeltilførsel, hvilket er vigtigt for at adressere intermitterende lidelser, såsom epilepsi.
Denne måde at levere medikamenter har også fordelen ved ikke at øge det lokale tryk, hvor lægemidlet forlader enheden, fordi lægemiddelmolekylerne ikke er i et opløsningsmiddel - de forlader enheden "tør". Dette er vigtigt, fordi det betyder, at lægemiddelmolekylerne (neurotransmittorer i dette tilfælde) kan interagere direkte med vævet, der omgiver implantatet, uden at forårsage skade på disse celler eller det omgivende væv.
Forskere har tidligere vist, at denne metode til levering af medikamenter kan bruges til at håndtere smerter med et implantat, der blev anbragt i rygs rygmarv. Nyheden i vores arbejde, der blev offentliggjort i Science Advances, var at konstruere et implantat, der var lille nok til at blive implanteret i musenes hjerne. Vi integrerede også små sensorer i implantatet for at give os mulighed for at overvåge den lokale hjerneaktivitet, hvor enheden blev implanteret.
Neurotransmittere er hjernens kemiske budbringere. (Andrii Vodolazhskyi / Shutterstock.com) Ved hjælp af sensorerne ombord kunne vi se begyndelsen af anfaldslignende aktivitet hos mus. Efter at der blev fundet et anfald, fortalte vi implantatet at sende hæmmende neurotransmittere til hjernevævet i midten af anfaldene. Neurotransmitterne beder cellerne i det væv om at stoppe med at udbrede anfaldsmeddelelsen til andre celler. Dette stoppede anfaldene.
Efter at have konstateret, at vi kunne stoppe anfald, ville vi se, om vi kunne forhindre anfald helt, snarere end at stoppe dem, når de er startet. For at teste dette begyndte vi at levere neurotransmitterne, før en dosis af anfaldsinducerende kemikalier blev injiceret i hjernen med et separat implantat. Disse eksperimenter viste, at vores implantat kunne forhindre, at enhver anfaldslignende aktivitet sker.
Platform teknologi
Vi er meget spændte, fordi dette er første gang nogen har set, at en elektroforetisk medicinafgivelsesanordning kan stoppe eller forhindre anfaldslignende aktivitet. Vi ser også dette som en platformsteknologi, der kan tilpasses til at hjælpe med at behandle mange forskellige neurologiske lidelser, herunder epilepsi, Parkinsons sygdom og hjernesvulst.
Det er vigtigt at bemærke, at indtil videre kun er denne enhed blevet testet på mus og rotter. Det er sandsynligt, at det tager mindst et årti, før denne teknologi er almindelig tilgængelig for mennesker, vurderet fra det tidspunkt, det har taget for andre teknologier at gå fra dette stadie til udbredt klinisk brug. I løbet af denne periode vil der blive gjort meget arbejde for at bevise, at disse implantater er langsigtede til behandling af epilepsi såvel som andre neurologiske lidelser.
Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation.
Christopher Proctor, forskningsassistent i fabrikation og validering af implanterbare ionpumper, University of Cambridge
