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Ein medikamentenfreies Implantat könnte helfen, Schmerzen durch Nervenverletzungen zu lindern, wie Tierversuche zeigen.Paul Linse/Getty Images
  • Forscher entwickelten ein gummibandähnliches Gerät, das Schmerzen lindert, indem es sich um Nerven wickelt und sie kühlt.
  • Das Gerät reduziert die Schmerzempfindlichkeit in Rattenmodellen von Verletzungen des Ischiasnervs und bietet eine Nicht-Opioid-Alternative zur Schmerzlinderung.
  • Die Forscher sagen, dass weitere Forschung erforderlich ist, bevor das Gerät in Studien am Menschen aufgenommen werden kann.

Obwohl Opioide ein hohes Risiko für Missbrauch bergen, aufgrund ihrerhohe Wirksamkeitbei der Behandlung von Schmerzen sind sie nach wie vor weit verbreitet.

Die Forschung zeigt jedoch, dass 21-29 % der Patienten, denen Opioide gegen chronische Schmerzen verschrieben wurden, diese missbrauchen.Inzwischen kommt Opioidmissbrauch nach einer Operation in bis zu vor1,8 von 1.000Menschen, die sich Brust- und Wirbelsäulenfusionsoperationen unterzogen haben.

Im Jahr 2021 verzeichneten die Centers for Disease Control and Prevention (CDC) eine Schätzung100.306Todesfälle durch Drogenüberdosis in den Vereinigten Staaten von April 2020 bis April 2021, ein Anstieg um 28,5 % gegenüber dem Vorjahr.

Die Entwicklung neuer nicht süchtig machender Schmerzmittel könnte dazu beitragen, den Missbrauch von Opioiden einzudämmen.

Kürzlich haben Forscher ein kleines, biokompatibles Implantat entwickelt, das sich um Nerven wickelt und Schmerzen lindert, indem es sie abkühlt.

„Das Gerät ähnelt physisch einem Gummiband, verfügt jedoch über die Fähigkeit, gezielte Regionen peripherer Nerven zu kühlen, um die Ausbreitung von Schmerzsignalen zu blockieren.“DR.John A.Rogers, Professor für Materialwissenschaft und -technik, Biomedizintechnik und neurologische Chirurgie an der Northwestern University und Hauptautor der Studie, gegenüber Medical News Today.

„Die Materialien resorbieren sich nach einer bestimmten Nutzungsdauer auf natürliche Weise im Körper, um [die] Schmerzen zu lindern, die Patienten während der Genesung nach einem chirurgischen Eingriff erleiden“, sagte er.

Die Studie erscheint in Science.

Wie das Gerät funktioniert

Studien zeigen, dass die lokale Abkühlung peripherer Nerven auf unter 15 Grad Celsius die neuronale Signalübertragung blockiert.Andere Studien haben gezeigt, wie die Wirksamkeit der Nervenkühlung als potenziell nicht süchtig machende, reversible Methode zur langfristigen Schmerzlinderung verbessert werden kann.

Gegenwärtige Vorrichtungen zum Kühlen von Nerven beruhen jedoch auf starren, voluminösen Systemen, die nicht in der Lage sind, eine lokalisierte Kühlung bereitzustellen.

In der aktuellen Studie haben die Forscher ein neues Gerät zur Nervenkühlung entwickelt.Es ähnelt einem Gummiband und wickelt sich um einzelne Nerven, um sie abzukühlen.

Das Gerät arbeitet über mikrofluidische Kanäle: einer enthält flüssiges Kühlmittel, das als Perfluorpentan bekannt ist, und ein anderer trockener Stickstoff, ein Inertgas.Die Kühlung erfolgt, wenn Flüssigkeit und Gas in eine gemeinsame Kammer strömen, wo sie reagieren und die Flüssigkeit zum Verdampfen bringen.

Währenddessen überwacht ein winziger integrierter Sensor die Temperatur des Nervs, um sicherzustellen, dass es nicht zu kalt wird, was zu Nerven- und Gewebeschäden führen könnte.

Da das Gerät aus wasserlöslichen und biokompatiblen Materialien aufgebaut ist, einschließlichMagnesiumund Zelluloseacetat, löst es sich, wenn es einmal nicht mehr benötigt wird, ungefährlich im Körper des Patienten auf, ähnlich wie sich auflösende Fäden.

Experimente mit Ratten

Die Forscher testeten das Gerät in einem sich frei bewegenden Rattenmodell einer Ischiasnervenverletzung.

Das Abkühlen der Nerven von 33 Grad auf 4 Grad Celsius über einen Zeitraum von 15 Minuten verringerte die Signalamplitude um 77 % und verlangsamte die Signale um 97 %.

Sowohl Amplitude als auch Geschwindigkeit der Signalgebung kehrten nach Wiedererwärmen auf Körpertemperatur über 3 Minuten auf 97 % ihrer Anfangswerte zurück.

Drei Wochen nach der Implantation stellten sie fest, dass eine Abkühlung des Nervs von 37 Grad auf 10 Grad Celsius zu einer siebenfachen Verringerung der Schmerzempfindlichkeit der Ratte führte.

Die Forscher berichteten über Hinweise auf eine Bioresorption des Geräts aus histologischen Analysen nach 1, 2, 3 und 6 Monaten Implantation.

Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass ihr Nervenkühlgerät eine Grundlage für eine Klasse von implantierbaren Kühlsystemen für die Nicht-Opioid-Schmerzbehandlung bildet.

Sie weisen darauf hin, dass es besonders bei postoperativen Schmerzen nützlich sein könnte und dass Chirurgen das Gerät während des Eingriffs an den betroffenen Nerven befestigen könnten.

Implikationen für die Schmerzbehandlung

DR.Vafi Salmasi, Assistenzprofessor für Schmerzmedizin an der Stanford University School of Medicine, der nicht an der Studie beteiligt war, sagte gegenüber MNT, dass die neue Technologie vier bemerkenswerte Vorteile hat, die die Behandlung postoperativer Schmerzen „sicherlich verändern“ können:

  • Es kann während der Operation ohne zusätzliche Eingriffe implantiert werden.
  • Es benötigt nur minimale bis keine Wartung
  • Es hat möglicherweise ein sehr geringes bis kein Infektionsrisiko
  • Es ist biologisch resorbierbar und muss später nicht entfernt werden.

DR.Kai Yu, Senior Investigator am Department of Biomedical Engineering der Carnegie Mellon University, der ebenfalls nicht an der Studie beteiligt war, sagte gegenüber MNT, dass das Gerät und die Technologie vielversprechend seien.

„Basierend auf diesen Daten bietet dieses Gerät eine effektive, schnelle und präzise Lösung zur lokalen und bedarfsgesteuerten Schmerzlinderung, die sicherlich nicht abhängig macht und vielversprechend ist, die postoperative Opioidtherapie in einigen Szenarien zu ersetzen.“
- DR.Kai Yu

Er fügte hinzu, dass er zwar sehr begeistert von der Arbeit sei, ihre erfolgreiche Anwendung aber „auf einer klaren Anatomie isolierter Nerven beruht, die für die Übertragung von Schmerzsignalen verantwortlich sind“.

Das Gerät ist daher auf postoperative Schmerzen nach Operationen mit direkter Nervenexposition beschränkt.

„Es ist immer noch eine große Herausforderung, akute und chronische Schmerzen, die nicht lokal oder im Nervensystem nicht gut definiert sind, besser zu behandeln. Viele Schmerzarten weisen solche Merkmale auf“, erklärt Dr.Ju.

DR.Rogers merkte an, dass die technischen Aspekte des Geräts zwar abgeschlossen sind, es sich jedoch noch in einem frühen Entwicklungsstadium befinde.

„Durch weitere Tiermodellstudien richten wir unser Augenmerk nun verstärkt auf die Langzeitwirkung der Kühlung auf die Nerven. Wir hoffen, dass wir in einigen Jahren mit Auswertungen am Menschen beginnen können“, sagte er.

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