Resorbierbares Implantat lindert Schmerzen ohne Analgetika
Das biokompatible, resorbierbare Gerät soll um Nerven gewickelt eine gezielte Kühlung liefern, die betäubt und Schmerzsignale an das Gehirn blockiert, schreibt die Northwestern University. Eine externe Pumpe ermöglicht es dem Benutzer, das Gerät aus der Ferne zu aktivieren und dann seine Intensität zu erhöhen oder zu verringern. Innerhalb von Tagen oder Wochen wird das Gerät vollständig resorbiert, wodurch eine chirurgische Entfernung unnötig wird.
Das Gerät soll perspektivisch die Gabe postoperativer Analgetika – vor allem von Opioiden – reduzieren oder vermeiden helfen. Chirurgen könnten das Gerät während des Eingriffs implantieren, um so die postoperativen Schmerzen des Patienten zu lindern. Die Studie wurde in der Zeitschrift Science veröffentlicht. die Forscher beschreiben das Design des Geräts und demonstrieren seine Wirksamkeit in einem Rattenmodell.
Gerät nutzt das Prinzip der Verdunstungskälte
„Die hier beschriebene Technologie nutzt den Mechanismus aus, der bewirkt, dass sich Finger bei Kälte taub anfühlen. Unser Implantat ermöglicht es, diesen Effekt auf programmierbare Weise direkt und lokal an gezielten Nerven zu erzeugen, sogar an jenen tief im umgebenden Weichgewebe”, schildert Studienleiter Prof. John A. Rogers die Wirkungsweise des Geräts.
Das Gerät nutzt dazu das Prinzip der Verdunstungskälte. Es enthält ein flüssiges Kühlmittel, das an der gewünschten Stelle eines sensorischen Nervs zum Verdampfen gebracht wird. „Wir zielen speziell auf die peripheren Nerven ab, die Ihr Gehirn und Ihr Rückenmark mit dem Rest Ihres Körpers verbinden. Dies sind die Nerven, die sensorische Reize, einschließlich Schmerzen, übermitteln”, sagt Co-Autor Dr. Matthew MacEwan von der Washington University School of Medicine in St. Louis. „Indem wir nur ein oder zwei gezielte Nerven mit einem Kühleffekt versorgen, können wir Schmerzsignale in einer bestimmten Körperregion effektiv modulieren.”
Sensor misst die Temperatur des Nervs, um Gewebeschäden zu vermeiden
Um den Kühleffekt zu induzieren, besitzt das Gerät winzige mikrofluidische Kanäle. Ein Kanal enthält das flüssige Kühlmittel Perfluorpentan, das bereits als Ultraschallkontrastmittel und für Druckinhalatoren klinisch zugelassen ist. Ein zweiter Kanal enthält trockenen Stickstoff, ein Inertgas. Wenn die Flüssigkeit und das Gas in eine gemeinsame Kammer strömen, findet eine Reaktion statt, die bewirkt, dass die Flüssigkeit sofort verdampft. Gleichzeitig überwacht ein winziger integrierter Sensor die Temperatur des Nervs, um sicherzustellen, dass es nicht so kalt wird, dass es zu Gewebeschäden kommt.
Das Implantat ist so dick wie ein Blatt Papier und an seiner breitesten Stelle fünf Millimeter breit. Ein Ende ist zu einer Manschette zusammengerollt, die sich sanft einen einzelnen Nerv legen lässt und Nähte überflüssig machen soll. Da das Gerät genau auf den betroffenen Nerv abzielt, erspart es umliegende Regionen unnötige Kühlung, die zu Nebenwirkungen führen könnte.
Jonathan T. Reeder et al., Soft, bioresorbable coolers for reversible conduction block of peripheral nerves, Science, 30 Jun 2022, Vol 377, Issue 6601, pp. 109-115,DOI: 10.1126/science.abl8532
