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FP6

NEURONANO — Ergebnis in Kürze

Project ID: 31847
Gefördert unter: FP6-NMP
Land: Italien

Nanobauelemente zur Regeneration des Nervensystems

EU-finanzierte Forscher demonstrierten in Kultur die Effekte endogener Nanomaterialien auf die neuronale Verschaltung, wobei sich Möglichkeiten für den Einsatz implantierbarer Nanobauelemente bei der Regeneration im zentralen Nervensystem zeigten.
Nanobauelemente zur Regeneration des Nervensystems
Mit dem Aufkommen der Nanotechnologie und der Chance, elektrische Systeme in Atomgröße bauen zu können, werden mit dem möglichen Einsatz nanotechnisch hergestellter Biochips bei der Behandlung von Gewebe und durch Trauma des Zentralnervensystems und Krankheiten verursachten funktionellen Schäden neue Grenzen überwunden.

Das Neuronano-Projekt ("Towards new generations of neuro-implantable devices: engineering neurons/carbon nanotubes integrated functional units") hatte die Aufgabe, fundamentale Fragen hinsichtlich der Wechselwirkungen zwischen Nanomaterialien und Nervenzellen zu untersuchen. Die Forscher wollten die elektrische Steuerung der lokalen Zellumgebung durch Nanomaterialien ausnutzen, welche die neuronale Regeneration fördern, und Nanobauelemente für die extrazelluläre Stimulation und Aufnahmefähigkeit des Zentralnervensystems entwickeln.

Kohlenstoffnanoröhren (Carbon Nanotube, CNT) haben ein ausgezeichnetes Potenzial auf eine Kombination mit Mehrfachelektroden-Array-Technologie (Multi Electrode Array, MEA) zu bieten, da sie das höchste Festigkeits-Gewichts-Verhältnis eines bisher bekannten Stoffs aufweisen. Sie können Zellmembranen mit Leichtigkeit durchdringen und haben interessante elektrische Eigenschaften.

Das Forscherteam konzentrierte sich bei der Kultur auf komplexe, aber gut definierte Netze des Zentralnervensystems: den Hippocampus und den Neocortex des Gehirns sowie die lokomotorischen Netze des Rückenmarks. Die Wissenschaftler untersuchten, wie die der elektrischen Aktivität zugrundeliegenden Strukturen bei Ausbildung auf elektrisch leitfähigen Nanosubstraten organisiert wurden, und wie sich deren Organisation änderte, wenn sie mittels der CNT-MEA-Bauelemente speziellen molekularen oder chronischen elektrischen Reizen ausgesetzt wurden.

Die Projektforscher wiesen die Fähigkeit der Kohlenstoffnanoröhren nach, bei den neuronalen integrativen Eigenschaften auf der Ebene einzelner Zellen eine Rolle zu spielen. Außerdem konnten sie zeigen, dass im Gewebe platzierte Kohlenstoffnanoröhren als Nanoinstrumente zur Überarbeitung der neuronalen Verschaltung verwendet werden können. Schließlich bewerteten die Wissenschaftler die MEA-Bauelemente in Bezug auf die strukturierte und nicht strukturierte elektrische Stimulation von Zentralnervensystemgewebe.

Neuronano konnte bedeutende Fortschritte beim Einsatz der vom Menschen erdachten Nanobauelemente bei der Modulierung der neuronale Verschaltung und der elektrische Aktivität von Zentralnervensystem-Gewebekulturen erreichen. Es gibt Chancen auf die Anwendung bei der neuronale Regeneration bei Traumata oder Krankheiten. Eine spätere Kommerzialisierung der Ergebnisse könnte auf die Wiederherstellung von Funktionen des Zentralnervensystems - beispielsweise, aber nicht ausschließlich - in Bezug auf die Sinne wie Hören und Sehen, Sprechen und Bewegung, und sogar auf kognitive Funktionen wie Lernen und Gedächtnis abzielen und somit die Lebensqualität von Millionen Menschen verbessern.

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