Onderzoekers van de New York University Abu Dhabi hebben samen met Cleveland Clinic Abu Dhabi een miniatuurimplantaat ontwikkeld dat zenuwen kan stimuleren zonder dat daarvoor een chirurgische ingreep nodig is. Het apparaatje, niet groter dan een klein zaadje, kan via een standaard injectienaald in het lichaam worden ingebracht en vormt volgens de onderzoekers een veelbelovend alternatief voor bestaande implantaten bij de behandeling van chronische pijn en bewegingsstoornissen.
De technologie, waarvan de resultaten zijn gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Science Advances, maakt het mogelijk om zenuwactiviteit nauwkeurig te beïnvloeden zonder elektriciteit, bekabeling of een ingrijpende operatie. Daarmee zou een nieuwe generatie minder invasieve neurostimulatiebehandelingen in zicht kunnen komen.
Draadloze stimulatie van zenuwen
Het implantaat wordt met een injectienaald dicht bij een doelzenuw geplaatst. Eenmaal op zijn positie geeft het gecontroleerde elektrische impulsen af die de activiteit van de zenuw beïnvloeden. De energievoorziening verloopt volledig draadloos via een extern systeem buiten het lichaam.
Hierdoor kunnen artsen, en mogelijk in de toekomst ook patiënten zelf, de stimulatie in real time aanpassen aan de individuele behoefte. Volgens de onderzoekers biedt dit een belangrijke meerwaarde ten opzichte van bestaande neurostimulatie-implantaten, die vaak een operatie vereisen en gebruikmaken van ingebouwde batterijen of bekabelde systemen.
“Met een injecteerbaar apparaat in plaats van een chirurgisch implantaat maken we deze therapieën eenvoudiger, veiliger en toegankelijker, terwijl we tegelijkertijd de nauwkeurige controle over zenuwactiviteit behouden”, aldus onderzoeksleider Khalil Ramadi, universitair hoofddocent bio-engineering aan NYU Abu Dhabi en NYU Tandon.
Monitoring met echo of CT-scan
Een belangrijk voordeel van het nieuwe implantaat is dat het zichtbaar blijft met gangbare beeldvormingstechnieken zoals echografie en CT-scans. Hierdoor kunnen artsen het apparaat nauwkeurig positioneren en de werking ervan gedurende de behandeling monitoren. Daarnaast is de elektrische stimulatie programmeerbaar. Dat maakt gepersonaliseerde behandelstrategieën mogelijk, waarbij de stimulatie kan worden afgestemd op de specifieke aandoening en symptomen van de patiënt.
Volgens de onderzoekers kan deze aanpak worden ingezet bij uiteenlopende neurologische aandoeningen waarbij verstoringen in zenuwsignalen een rol spelen. Denk daarbij aan chronische pijnsyndromen, bewegingsstoornissen en mogelijk andere aandoeningen waarbij neuromodulatie wordt toegepast.
Preklinisch onderzoek
In laboratorium- en preklinische tests liet het implantaat consistente prestaties zien. De onderzoekers rapporteerden een nauwkeurige aansturing van zenuwen en succesvolle stimulatie van zenuwweefsel onder realistische omstandigheden. “Deze technologie kan de kloof overbruggen tussen volledig niet-invasieve behandelingen en traditionele implantaten”, zegt eerste auteur Mohamed Elsherif van NYU Abu Dhabi. “Het opent de deur naar therapieën die zowel effectief als eenvoudig toe te dienen zijn.”
Hoewel verdere klinische studies nodig zijn voordat het systeem bij patiënten kan worden toegepast, zien de onderzoekers belangrijke voordelen. Door de noodzaak voor operaties te verminderen, kunnen risico’s, hersteltijden en behandelkosten mogelijk afnemen.
Neuromodulatie
Neuromodulatie wordt al langer gezien als een veelbelovende behandelmethode voor aandoeningen waarbij zenuwsignalen ontregeld zijn. De huidige systemen vereisen echter vaak een chirurgische implantatie, wat de toepassing beperkt tot geselecteerde patiëntengroepen.
Het nieuwe injecteerbare implantaat laat zien dat geavanceerde zenuwstimulatie mogelijk ook via een veel minder belastende route kan worden toegediend. Volgens de onderzoekers onderstreept het project bovendien de waarde van multidisciplinaire samenwerking tussen ingenieurs, artsen en onderzoekers bij de ontwikkeling van nieuwe medische technologie. Als vervolgonderzoek de resultaten bevestigt, zou de technologie kunnen bijdragen aan een bredere beschikbaarheid van gepersonaliseerde neuromodulatietherapieën voor patiënten wereldwijd.
Minder invasieve behandeling
Vorig jaar ontwikkelden onderzoekers van de Universiteit van Lund een nieuwe, minder invasieve vorm van elektrotherapie voor de behandeling van glioblastoom, een van de meest agressieve hersentumoren. De techniek maakt gebruik van elektrisch geleidende nanodeeltjes die rechtstreeks in de tumor worden geïnjecteerd. Na injectie vormen deze deeltjes een biologisch afbreekbare hydrogel die elektrische signalen kan geleiden.
De aanpak is gebaseerd op irreversibele elektroporatie, waarbij krachtige elektrische pulsen permanente openingen in tumorcellen veroorzaken, waardoor deze afsterven. Tegelijkertijd wordt een immuunreactie gestimuleerd die achtergebleven kankercellen kan aanvallen. In tegenstelling tot bestaande elektrotherapie zijn geen chirurgisch geplaatste metalen elektroden nodig. Hierdoor wordt het risico op beschadiging van kwetsbaar hersenweefsel aanzienlijk verkleind. Volgens de onderzoekers kan de behandeling met een dunne injectienaald worden toegediend, terwijl het materiaal na verloop van tijd vanzelf wordt afgebroken.
