Forscher des RCSI reparieren Rückenmarksverletzungen mit 3D-gedruckten Implantaten
Das Implantat gibt elektrische Impulse an verletzte Bereiche des Rückenmarks ab und bietet damit einen potenziellen neuen Ansatz zur Reparatur von Nervenschäden
Laut der RCSI University of Medicine and Health Sciences hat ein Forschungsteam ein 3D-gedrucktes Implantat entwickelt, das elektrische Stimulation an verletzte Bereiche des Rückenmarks abgibt und damit einen potenziellen neuen Weg zur Reparatur von Nervenschäden eröffnet.
Details zum 3D-gedruckten Implantat und dessen Leistung in Laborexperimenten wurden in der Fachzeitschrift Advanced Science veröffentlicht.
Eine Rückenmarksverletzung ist eine lebensverändernde Erkrankung, die zu Lähmungen, Gefühlsverlust und chronischen Schmerzen führen kann. In Irland leben mehr als 2.300 Menschen und Familien mit einer Rückenmarksverletzung, aber derzeit gibt es keine Behandlung, um die Schäden wirksam zu reparieren. Therapeutische elektrische Stimulation an der Verletzungsstelle hat jedoch Potenzial gezeigt, das Nachwachsen von Nervenzellen (Neuronen) zu fördern.
„Die Förderung des Nachwachsens von Neuronen nach einer Rückenmarksverletzung war in der Vergangenheit schwierig. Unsere Gruppe entwickelt jedoch elektrisch leitfähige Biomaterialien, die elektrische Stimulation über die Verletzung leiten und so dem Körper helfen können, das beschädigte Gewebe zu reparieren“, sagte Professor Fergal O’Brien, stellvertretender Vizekanzler für Forschung und Innovation und Professor für Bioingenieurwesen und regenerative Medizin am RCSI sowie Leiter der Tissue Engineering Research Group (TERG) des RCSI. „Das einzigartige Umfeld des AMBER-Zentrums, in dem Biomedizintechniker, Biologen und Materialwissenschaftler gemeinsam an der Lösung großer gesellschaftlicher Herausforderungen arbeiten, bietet eine große Chance für disruptive Innovationen wie diese.“
Die Studie wurde von Forschern der TERG des RCSI und des Research Ireland Centre for Advanced Materials and Bioengineering Research (AMBER) geleitet. Das Team verwendete ultradünne Nanomaterialien aus dem Labor von Professor Valeria Nicolosi an der School of Chemistry und AMBER am Trinity College Dublin, die normalerweise für Anwendungen wie das Design von Batterien verwendet werden, und integrierte sie mithilfe von 3D-Drucktechniken in eine weiche, gelartige Struktur.
Das resultierende Implantat ahmt die Struktur des menschlichen Rückenmarks nach und verfügt über ein feines Netz aus winzigen Fasern, die Elektrizität zu unseren Zellen leiten können. Bei Tests im Labor zeigte sich, dass das Implantat elektrische Signale effektiv an Neuronen und Stammzellen weiterleitet und so deren Wachstumsfähigkeit verbessert. Eine Modifizierung der Faseranordnung innerhalb des Implantats führte zu einer weiteren Verbesserung seiner Wirksamkeit.
„Mit diesen 3D-gedruckten Materialien können wir die Abgabe elektrischer Stimulationen zur Steuerung des Nachwachsens optimieren und möglicherweise eine neue Generation von Medizinprodukten für traumatische Rückenmarksverletzungen entwickeln“, sagte Dr. Ian Woods, wissenschaftlicher Mitarbeiter am TERG und Erstautor der Studie. „Über die Reparatur der Wirbelsäule hinaus hat diese Technologie auch Potenzial für Anwendungen in der Herz-, Orthopädie- und Neurologiebehandlung, wo elektrische Signale die Heilung fördern können.“
Die Forscher von RCSI und AMBER haben sich für das Projekt mit dem Irish Rugby Football Union Charitable Trust (IRFU-CT) zusammengetan und einen Beratungsausschuss gebildet, der die Forschung überwacht und begleitet. Zu dieser Gruppe gehörten schwer verletzte Rugbyspieler, Kliniker, Neurowissenschaftler und Forscher.
„Dank ihrer Fachkenntnisse hat die Beratergruppe dazu beigetragen, unser Verständnis für die Lebenserfahrungen von Menschen mit Rückenmarksverletzungen, ihre Behandlungsprioritäten und neue Behandlungsansätze zu vertiefen“, sagte Dr. Woods. „Unsere regelmäßigen Treffen ermöglichten einen kontinuierlichen Austausch von Beiträgen, Ideen und Ergebnissen.“
Die Studie wurde vom Irish Rugby Football Union Charitable Trust, AMBER, dem Research Ireland Centre for Advanced Materials and BioEngineering Research und einem Postdoktorandenstipendium des Irish Research Council der irischen Regierung unterstützt.
