I studien som publiceras i Advanced Science redogör forskarna för hur de med ljus kan skapa elektriskt ledande material direkt i kroppen, vilket har visat lovande resultat i djurförsök.
Bioelektronik används för framgångsrikt för behandling av hjärtarytmi, epilepsi och neurodegenerativ sjukdom som exempelvis Parkinsons, för att bara nämna några. Samtidigt är det välkänt att dagens bioelektroder och metoder för implantat innebär att vävnaden måste anpassa sig till elektroderna i stället för tvärtom.
Detta har ingen tidigare visat för elektroder som formas direkt i vävnader.
Roger Olsson, professor i kemisk biologi och läkemedelsutveckling vid Lunds universitet, förklarar att nuvarande bioelektroder ofta leder till komplikationer som inflammation, ärrbildning och mekanisk missanpassning, särskilt i mjuka vävnader så som i hjärnan.
– Vårt mål är att skapa biokompatibla lösningar som kan integreras sömlöst med kroppen. Denna studie visar att vi är på rätt väg, säger han.
För att lyckas med detta har forskarna använt sig av en så kallad fotopolymeriseringsprocess* som är lämplig för levande organismer. Den nya tekniken bygger på att de ljuskänsliga materialen som används som byggstenar för att skapa den ledande strukturen appliceras på eller i vävnaden som ska behandlas.
– När vävnaden sedan utsätts för ljus, blått, grönt eller rött, skapas en snabb reaktion inom 5 till 30 minuter och det bildas ett mjukt material, en hydrogel, som kan leda ström bestående av så kallade polymerstrukturer och vatten, säger Fredrik Ek, försteförfattare till studien.
Fredrik Ek, som forskar inom kemisk biologi och läkemedelsutveckling vid Lunds universitet, berättar att genom att använda ljus kan forskarna bilda detaljerade bioelektriska strukturer som integreras med kroppens celler.
– Detta har ingen tidigare visat för elektroder som formas direkt i vävnader. De bildade strukturerna är vävnadsvänliga och har kompatibla egenskaper som gör att de på ett bättre sätt än dagens bioelektronik kan användas för att påverka biologiska system, som reglering av nervers elektriska signaler. Något som kan få betydelse för behandling av neurologiska och neurodegenerativa sjukdomar, säger Fredrik Ek.
Forskarna menar att tekniken kan förändra hur vi ser på bioelektronik. Den är minimalt invasiv vid implantation och eliminerar behovet av kirurgiskt avlägsnande, eftersom elektroderna naturligt bryts ner efter användning. Nästa steg är att gå från tidiga försök i zebrafisk och kycklingembryon till att utvärdera konceptet i större djurmodeller.
* Fotopolymerisation är en process där ljus används för att initiera och driva polymerisationen av monomerer (byggstenar) till polymerer (sammanlänkade byggstenar). När ljuset träffar ljusaktiva monomerer, aktiveras dessa och startar en kemisk reaktion och de kombineras ihop och bildar en polymerstruktur. Metoden används bland annat vid tillverkning av plaster, kretskort, logiska kretsar och LCD-skärmar men också vid 3D-printning och tandfyllning.
Källa: Fredrik Ek
