I Linköping arbetar en tvärvetenskaplig forskargrupp i gränslandet mellan elektronik och biokemi. Med hjälp av organiska elektronikkomponenter som formas inne i kroppen och blir ett med nervsystemet hoppas man kunna bidra till effektivare behandling av neurodegenerativa sjukdomar.
En gemensam nämnare för epilepsi, Parkinsons och Alzheimers sjukdom är att samtliga orsakas av att nervcellerna i hjärnan eller ryggmärgen bryts ner eller är överaktiva. När det händer drabbas såväl de kemiska som de elektriska signalerna i nervsystemet. Men dagens behandlingar är med få undantag läkemedelsbaserade. Och det är här som professor Magnus Berggren, och hans forskargrupp på Laboratoriet för organisk elektronik vid Linköpings universitet, bestämt sig för att göra skillnad. Genom att koppla ihop kemiska läkemedel med organisk elektronik hoppas gruppen kunna utveckla nya behandlingsalternativ för sjukdomar där nervsystemet successivt förtvinar.
– Grundidén är att inte enbart fokusera på läkemedel utan även på elektronik, för att på så vis modellera de elektroniska funktionerna i hjärnan. Kombinationen öppnar nya möjligheter som tidigare inte har studerats inom detta fält, säger Jennifer Gerasimov, förste forskningsingenjör.
Utmaning
För att nå dit försöker forskarna utveckla elektroniska system som man tillverkar på plats, inne i hjärnan. Komponenterna, i form av finfördelade elektroder och molekyler, injiceras och sedan hjälper metabolismen till att sömlöst integrera komponenterna så att de blir en naturlig del av kroppens nervsystem. Elektroniken kan sedan stimuleras från ”utsidan” för att motverka nedbrytningen av nervceller eller hindra dem från att bli överaktiva.
Projektet har redan kommit en bit på väg.
– Vi har lyckats i olika former av laboratoriemodeller och även genomfört toxicitetsstudier som visar få sidoeffekter så här långt. Nästa steg är att utveckla elektroniska modeller som kan användas för att stimulera våra komponenter, säger Xenofon Strakosas, postdoktor.
Den stora utmaningen för hela projektet är att få till själva gränssnittet, alltså bryggan mellan de kemiska medicinerna och den organiska elektroniken.
– Vi måste hitta ett sätt att översätta signalerna och manipulera apparaterna på utsidan för att få till den läkande effekt som vi vill uppnå inne i hjärnan.
Klicka här för att läsa mer om Laboratoriet för Organisk Elektronik
Materialutveckling
Hanne Biesmans, doktorand, påpekar att elektronik som behandlingsform inte är något nytt. Pacemakers har funnits länge, ett annat exempel är användningen av elektroder för att mildra skakningar vid Parkinsons.
– Ett av våra mål är att låta elektroniken bli en naturlig del av nervsystemet. Idag när man placerar elektronik inne i kroppen är problemet att immunförsvaret attackerar apparaturen så att den på sikt inte längre fungerar. Vi vill utveckla ett mjukt och dynamiskt material som blir en del av hjärnan i stället för att ligga och skava bredvid. På så vis undviker man också immunsystemets attack.
Flera fördelar
En annan fördel med ett mjukt material som integreras i hjärnan är att behandlingen kan nå mer än bara en specifik punkt.
– Det pågår forskning inom många neurologiska sjukdomar där elektroder används för att stimulera nervbanorna. Vi vill gå ett steg längre och hjälpa hjärnan att reparera sig själv. I den bästa av världar skulle människor som mist sin minnesfunktionen på grund av att signaleringen till hjärnan gått förlorad, kunna återfå sitt minne, säger Hanne.
Xenofon fyller i att användningsområdet för gruppens organiska elektronik även kan omfatta exempelvis cancerområdet.
– Idag används elektroder för att döda tumörer i hjärnan, men det blir väldigt lokalt och det krävs många elektroder för att uppnå önskat resultat. Med vår teknik räcker det med ett ingrepp, sedan sköter hjärnan resten.
Framtid
Om och när gruppens forskning har nått fram till kliniskt bruk menar han är svårt att svara på.
– Om 15 år tror jag vi är där, men det lovande utfallet så här långt kan innebära att det går fortare än så.
Jennifer konstaterar att forskargruppen ännu befinner sig i början av en lång resa.
– Vi stöter ständigt på saker som leder in på helt nya vägar, forskningens ständiga tjusning och förbannelse.
Linköpings universitet – Neuroengineering
Projektet e-NeuroFarmakologi fokuserar på organisk elektronik som tillverkas direkt inne i nervsystemet. Den tvärvetenskapliga forskargruppen består av samlad kompetens från bioelektronik, materialvetenskap, elektronik och medicin i en ambition att åstadkomma framtida metoder för behandling av neurologiska sjukdomar. Forskningsledare är professor Magnus Berggren, Laboratoriet för organisk elektronik vid Linköpings universitet.
www.liu.se
