Neue Hoffnung bei Rückenmarksverletzungen? Mikroroboter zeigen Erfolge im Labor

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Rückenmarksverletzungen sind oft verheerend. Vor allem deshalb, weil sich die getrennten Nervenzellen nur selten natürlich regenerieren. Das könnte bald behoben werden. Ein Forschungsteam der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH) und der Universität Zürich (UZH) hat einen Ansatz veröffentlicht, dessen Idee darin besteht, therapeutische Stammzellen mit magnetoelektronischen Nanopartikeln zu verbinden. Diese können dann mit Magneten an die richtige Stelle am Rückenmark gelenkt werden und dort die Regeneration stimulieren.

Mikroroboter helfen der natürlichen Regeneration

Auf der Webseite der ETH Zürich wird der Prozess folgendermaßen beschrieben: „Die Forschenden haben einen biohybriden Mikroroboter entwickelt. Biohybrid, weil er lebende, neurale Vorläuferzellen mit einer technischen Komponente, speziellen Nanopartikeln kombiniert.“

Die Nanopartikel bestehen aus zwei Schichten, einem inneren Teil, der auf Magnetfelder reagiert, und einer äußeren Schicht, die diese Reaktion in elektrische Signale umwandelt. Die Kombination dieser Partikel und der Vorläuferzellen ist nur etwa sechs Mikrometer klein und wird in Mikrolaboren hergestellt. Diese sind nur einen Quadratzentimeter groß.

Getestet wurden die kleinen Maschinen an Rückenmarksverletzungen von Zebrafischlarven. Die Mikroroboter wurden exakt an die verletzte Stelle gespritzt und ein elektromagnetisches Feld erzeugt. Das löst eine elektrische Stimulation der Stammzellen aus. „Nach nur drei Tagen zeigten die Zebrafische ein nahezu normales Schwimm- und Erkundungsverhalten“, erklärt Salvador Pané i Vidal, Professor am Multi-Scale Robotics Lab der ETH Zürich.

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Auch an Säugetieren wurde das Verfahren getestet

Auch bei Mäusen mit einem vollständig durchtrennten Rückenmark waren die Ergebnisse der Behandlung mit den Mikrorobotern erfolgversprechend. Nach 28 Tagen waren die Nervenzellen an der Verletzungsstelle verbunden. Die Mäuse bewegten sich mit der Zeit zunehmend besser.

„Dieses Resultat ist deshalb entscheidend, weil sich bei Mäusen das Rückenmark nicht wie bei den Zebrafischen von allein repariert. „Die Tiere vertrugen die Behandlung gut, es traten keine schädlichen Nebenwirkungen oder Immunreaktionen auf“, erklärt die ETH Zürich auf ihrer Webseite.

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Die Magnetfelder eignen sich besonders gut dafür, die Stammzellen zu stimulieren, da sie das Gewebe leicht durchdringen. Außerdem lassen sich Frequenz und Feldstärke flexibel an den Einsatz anpassen. Bis zu einer Anwendung am Menschen wird es aber noch eine Weile dauern. Es könnte dann aber auch für die Kardiologie, Onkologie, Wundheilung und für andere regenerative Therapien angepasst werden.