Ein drahtloses Gehirnimplantat könnte mehr als 100.000 Amerikaner retten, die jedes Jahr an aggressiven Tumoren sterben, indem man sie zwei Wochen lang mit Hitze zappt
- Das drahtlose Gehirnimplantat würde es Patienten ermöglichen, sich zu Hause selbst zu behandeln
- Ein Sender sendet elektrische Signale an den Gehirnchip, der sie dann in Infrarotlicht umwandelt, das Nanopartikel um den Tumor herum aktiviert
- Die Nanopartikel erzeugen Wärme, um den Hirntumor abzutöten
- Mäuse mit Tumoren wurden 15 Tage lang nur 15 Minuten pro Tag behandelt
Ein neues Gehirnimplantat zur Abtötung von Gehirntumoren verwendet Infrarotlicht, um Nanopartikel in dem Gerät zu aktivieren, das Wärme erzeugt und die tödliche Masse zapft – und dies kann mit 15-minütigen Behandlungen für nur 15 Tage am Stück durchgeführt werden.
Die von Forschern der Stanford Medicine entwickelte Innovation wird zwischen Haut und Schädel implantiert und erhöht die Temperatur um bis zu 40 Grad Fahrenheit, was laut Wissenschaftler ausreicht, um Krebszellen abzutöten, ohne das umgebende Gehirngewebe zu schädigen.
Die als photothermische Behandlung bezeichnete Technik der Wärmeanwendung wird bereits zur Behandlung von Tumoren eingesetzt, war jedoch nur während einer Operation möglich.
Das Implantat wurde an Mäusen mit Gehirntumoren getestet, und die mit der Technologie behandelten Tiere überlebten bis zu dreimal länger als Tiere, die das Implantat nicht erhielten.
Der Gehirnchip verfügt über eine Antenne, um elektrische Signale von einem entfernten Sender zu erfassen, die dann in Infrarotlicht umgewandelt werden, das die Nanopartikel aktiviert
Das Team konzentriert sich auf das Glioblastom, eine aggressive Krebsart, an der jedes Jahr mehr als 100.000 Amerikaner sterben und für deren Behandlung eine Operation am offenen Schädel erforderlich ist, auf die zahlreiche Chemotherapien folgen.
Das Team stattete das Gehirnimplantat mit sternförmigen Goldnanopartikeln und einer kleinen Antenne aus, um elektrische Signale in Infrarotlicht umzuwandeln, das die Nanopartikel aktiviert, um Wärme zu erzeugen – und dies alles kann aus der Ferne durchgeführt werden.
Hamed Arami, PhD, Co-Hauptautor der Veröffentlichung, sagte in einer Erklärung: “Die Nanopartikel helfen uns, die Behandlung nur auf den Tumor auszurichten, sodass die Nebenwirkungen im Vergleich zu Chemotherapie und Bestrahlung relativ geringer sind.”
Die Leistung und Wellenlänge des Lichts des Implantats können auch angepasst werden, um auf Tumore unterschiedlicher Größe und Lage im Gehirn abzuzielen.
Die Nanopartikel erzeugen Wärme, um den Hirntumor abzutöten. Hier ist ein aktivierter Chip, der in eine Maus implantiert ist
Die Behandlung dauert nur 15 Minuten pro Tag für 15 Tage. Pictures ist ein nicht aktiver Chip in einer Maus
Das Team stattete das Gehirnimplantat mit sternförmigen Gold-Nanopartikeln aus
“Struktur und Dosierung der Nanopartikel sind so kalibriert, dass sie genau die richtige Wärmemenge erzeugen”, teilte das Team in einer Erklärung mit.
Mäuse mit aggressiven Tumoren wurden in zwei Gruppen eingeteilt: Eine erhielt das Implantat und die andere nicht.
Die Mäuse störte es nicht nur nicht, wenn die Nanopartikel aktiviert wurden, das Team stellte auch fest, dass die Nanopartikel an der Tumorstelle blieben und das umliegende Gewebe nicht gefährdeten.
Die Mäuse mit den Implantaten wurden über einen Zeitraum von 15 Tagen täglich 15 Minuten lang behandelt und alle zeigten eine Verbesserung, ohne dass eine Operation erforderlich war.
Die behandelten Mäuse lebten signifikant länger als die unbehandelten Mäuse, mit durchschnittlich doppelter oder dreifacher Überlebenszeit, obwohl die Forscher warnen, dass es schwierig ist, den Überlebensvorteil zwischen Arten mit so unterschiedlichen Lebensspannen zu extrapolieren.
Die Mäuse störte es nicht nur nicht, wenn die Nanopartikel aktiviert wurden, das Team stellte auch fest, dass die Nanopartikel an der Tumorstelle blieben und das umliegende Gewebe nicht gefährdeten. Diese Grafik zeigt, wie die Signale in einem Computer beginnen und zum Chip in der Maus fließen
Als die neue Behandlung mit einer Chemotherapie kombiniert wurde, lebten die Mäuse sogar noch länger.
„Glioblastom-Patienten leben oft nicht länger als zwei bis drei Jahre nach der Diagnose, weil man nicht jeden Teil des Tumors entfernen kann und der Tumor medikamenten- oder strahlenresistent werden kann“, sagte Arami.
“Ziel ist es, dies mit anderen Behandlungen zu kombinieren, um das Überleben zu verlängern.”
Die Forscher stellen sich vor, dass ihr Gerät, wenn es an menschliche Patienten angepasst ist, für die häusliche Behandlung zusätzlich zu Operationen, Chemotherapie oder Bestrahlung verwendet werden könnte, ohne die Belastung durch Krankenhausbesuche zu erhöhen oder ihr normales Leben zu unterbrechen.