Als er in de toekomst elektroden in het menselijk brein worden ingebracht - hetzij voor onderzoeksdoeleinden of om ziekten te behandelen - kan het aangewezen zijn om ze een 'jasje' van nanodraden te geven waardoor ze minder irriterend voor het hersenweefsel zouden kunnen zijn. Echter, de nanodraden mogen een bepaalde lengte niet overschrijden, volgens nieuw onderzoek van Neuronano Research Center aan de Universiteit van Lund in Zweden.

Dat blijkt uit een experiment waarin de langetermijneffecten van nanodraden van verschillende groottes zijn getest. De nanodraden werden gemengd tot een zoutoplossing die in de hersenen van proefdieren werd geïnjecteerd, en de resultaten werden vergeleken met een injectie van alleen zoutoplossing.

De nanodraden die slechts 2 micrometer lang waren, hadden geen groter effect op het hersenweefsel dan de zuivere zoutoplossing, terwijl nanodraden van 5 en 10 micrometer ontstekingen veroorzaakten in het omliggende hersenweefsel. Na een jaar, er waren ook minder zenuwcellen in de buurt van de langste nanodraden, wat suggereert dat ze na verloop van tijd een neurotoxisch effect hadden gehad.

"We zagen ook klompjes dode cellen met nanodraden, vooral met de langere draden. Dit zijn waarschijnlijk cellen van het immuunsysteem die hebben geprobeerd het vreemde lichaam te neutraliseren. De cellen in de 'schoonmaakpatrouilles' van het immuunsysteem zijn vaak tot 10 micrometer in doorsnee. Ze zijn daarom niet in staat om de lange nanodraden te omsluiten en daarbij te sterven", zei Cecilia Eriksson Linsmeier.

Dr. Eriksson Linsmeier is onderzoeker bij het Neuronano Research Center, een interdisciplinair centrum aan de Universiteit van Lund waar onderzoekers in de geneeskunde, techniek en wetenschap werken samen om elektroden te ontwikkelen die in de hersenen kunnen worden ingebracht. Deze technologie kan patiënten met de ziekte van Parkinson en epilepsie nu al helpen. Echter, stroomelektroden zijn vrij groot en stijf, die na verloop van tijd littekenweefsel in de hersenen veroorzaakt, op zijn beurt vermindert het vermogen van de elektroden om de zenuwcellen te beïnvloeden. De onderzoekers van het Neuronano Research Center willen daarom elektroden ontwikkelen die zowel kleiner als flexibeler zijn. Zij ook

de elektroden willen voorzien van een coating van nanodraden, wat zowel een weefselvriendelijker oppervlak als een betere registratie van signalen van de zenuwcellen zou kunnen opleveren. Echter, het is belangrijk dat de nanodraden het weefsel niet beschadigen als ze van de elektrode zouden afbreken.

"We hebben een worstcasescenario bestudeerd, waarbij de nanodraden van de elektrode afbreken en zich door het hersenweefsel verspreiden. Om verder te gaan met onderzoek naar hersenimplantaten, we moeten alle mogelijke bijwerkingen kunnen voorkomen", zei Cecilia Eriksson Linsmeier.

Om dezelfde reden, de studie mocht voor een ongebruikelijke tijdsduur doorgaan. Het effect van de nanodraden op de dieren is zowel twaalf weken als een jaar na de injectie van de nanodraden in de hersenen onderzocht. In deze context, een jaar is een extreem lang tijdsbestek - de helft van de levensduur van een rat.

"Er vinden veel veranderingen plaats in de hersenen naarmate het dier ouder wordt. We ontdekten ook dat de lange nanodraden bepaalde effecten hadden die pas na een jaar werden waargenomen. De korte nanodraden, anderzijds, noch op korte, noch op lange termijn duidelijke schadelijke effecten heeft gehad", zei dr. Eriksson Linsmeier.

Ze is van mening dat de bevindingen van de groep van belang kunnen zijn voor zowel toekomstige elektroden als in andere contexten, zoals de ontwikkeling van nanodeeltjes als medicijndragers. Dit zal hoogstwaarschijnlijk ook vereisen dat de deeltjes klein genoeg zijn om geen immuunrespons te veroorzaken.