Αντλία ιόντων-με οργανικά ηλεκτρονικά-δίνει τη δική της ανακούφιση στον πόνο του σώματος

Μια μικρή αντλία ιόντων στα οργανικά ηλεκτρονικά δίνει νέα ελπίδα σε ανθρώπους που πάσχουν από έντονο πόνο νεύρων. Ερευνητές του Σουηδικού Πανεπιστημίου Λινσέπινγκ (Linköping) (Liu) και του Ινστιτούτου Καρολίνσκα (ΚΙ) είναι οι πρώτοι στον κόσμο με τεχνολογία που μπορεί να σταματήσει τα ερεθίσματα πόνου σε ζώντα, ελεύθερα κινούμενα τρωκτικά, χρησιμοποιώντας τα σήματα ανακούφισης του πόνο του ίδιου του σώματος. Τα αποτελέσματα της δεκαετούς έρευνας δημοσιεύονται στο Advances Science.

Η εμφυτεύσιμη «αντλία ιόντων», που παρέχει το καταπαϋντικό πόνου του ίδιου του σώματος, με επακριβή δοσολογία ακριβώς στη θέση όπου τα σήματα πόνου φθάνουν το νωτιαίο μυελό για περαιτέρω διαβίβαση στον εγκέφαλο, θα μπορούσε να είναι σε κλινική χρήση σε πέντε με δέκα χρόνια. Πριν από όλα, η συσκευή δίνει ελπίδα στο 7% του παγκόσμιου πληθυσμού που υποφέρει από τον πόνο νεύρων για τους οποίους, μέχρι τώρα, δεν έχει βρεθεί καμία άλλη θεραπεία. Όμως, η αντλία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί επίσης για την παροχή θεραπευτικών ουσιών, εκτός από το νωτιαίο μυελό, στον εγκέφαλο και σε άλλα μέρη του σώματος.

«Η αντλία ιόντων μπορεί να παρομοιαστεί με ένα βηματοδότη, εκτός από την ανακούφιση του πόνου», λέει ο καθηγητής Magnus Berggren, επικεφαλή της έρευνας που διεξήχθη από τον επίκουρο καθηγητή Daniel Simon και την υποψήφια διδάκτορα Amanda Jonsson στο Εργαστήριο Οργανικών Ηλεκτρονικών στο Πανεπιστήμιο του Linköping, σε συνεργασία με τον Dr. Zhiyang Song του Τμήματος Κλινικής Νευροεπιστήμης στο Ινστιτούτο Καρολίνσκα, όπου ο καθηγητής Bengt Linderoth ηγείται στην προ-κλινική πλευρά του project.

Ενώ ένας βηματοδότης στέλνει ηλεκτρικές ωθήσεις στην καρδιά, η αντλία ιόντων στέλνει το μηχανισμό ανακούφισης του πόνου του ίδιου του σώματος, τα φορτισμένα μόρια που είναι γνωστά ως νευροδιαβιβαστές, στην ακριβή θέση όπου τα κατεστραμμένα νεύρα έρχονται σε επαφή με τον νωτιαίο μυελό. Αυτό σημαίνει ότι οι ωθήσεις πόνου δεν φθάνουν στον εγκέφαλο. Σε αυτή την περίπτωση, η συσκευή απελευθέρωνε το νευροδιαβιβαστή γ-αμινοβουτυρικό οξύ (GABA), του οποίου η φυσική δράση είναι να αναστέλλει τις διεγέρσεις στο κεντρικό νευρικό σύστημα.

Η τεχνολογική καινοτομία που περιγράφεται στο άρθρο του Science Advances, είναι ότι οι ερευνητές κατασκεύασαν το θεραπευτικό εμφύτευμα χρησιμοποιώντας οργανικά ηλεκτρονικά-μια κατηγορία υλικών για εύκολη μετάφραση μεταξύ ηλεκτρονικών και βιοχημικών σημάτων-και αυτό χρησιμοποιήθηκε για να εμποδίσει την αφύπνιση των ωθήσεων πόνου, σε ελεύθερα- κινούμενα τρωκτικά. Με τη βοήθεια της αντλίας ιόντων, θετικά φορτισμένα ιόντα μπορούν να χορηγηθούν σε τέσσερις διαφορετικές θέσεις, προσαρμοζόμενα ανάλογα με τα ακριβή σημεία στα οποία οι νευρικές απολήξεις συναντούν το νωτιαίο μυελό. Ένα ηλεκτρικό ρεύμα μέσω της αντλίας ιόντων είναι το μόνο που χρειάζεται για να εξαπλωθεί ο νευροδιαβιβαστής GABA ως ένα λεπτό νέφος σε αυτές τις ακριβείς θέσεις στο νωτιαίο μυελό. Μέχρι στιγμής, η ανακούφιση του πόνου δεν είχε καμία αρνητική παρενέργεια.

«Αυτό που είναι μοναδικό είναι ότι χρησιμοποιούνται οργανικά ηλεκτρονικά για να σταλούν τα χημικά σήματα του ίδιου του σώματος. Τα οργανικά υλικά είναι εύκολα αποδεκτά από το σώμα και επικοινωνούν ακριβώς όπως στη βιολογία, με φορτισμένα ιόντα», λέει ο επίκουρος καθηγητής Simon, ο οποίος ήταν επίσης αυτός που παρουσίασε τα αρχικά αποτελέσματα, που δημοσιεύθηκαν το 2009 στο Nature Materials, με τα οποία μία αντλία ιόντων, που βασίζεται σε πλαστικά ηλεκτρονικά, μπορεί να ρυθμίσει τις κυτταρικές λειτουργίες σε ζώντα ζώα.

Πειράματα σε ζώα υπόκεινται σε αυστηρούς κανονισμούς. Στην περίπτωση αυτή, διεξήχθησαν από ερευνητές του Ινστιτούτου Καρολίνσκα. Οι ρυθμίσεις για τέτοιου τύπου ιατρική πρόοδο, σημαίνουν ότι τα πειράματα σε ζώα, για το παρόν, είναι επιβεβλημένα ώστε εάν η τεχνολογία υπάρξει στο μέλλον να δοκιμαστεί σε ανθρώπους.

Πηγή: Karolinska Institutet

Περισσότερα στο άρθρο: Therapy using implanted organic bioelectronics, Science Advances 08 May 2015: Vol. 1 no. 4