Einige Parkinson-Patienten tragen heute Elektroden im Gehirn. Diese Sonden stimulieren gezielt Nervenbereiche, damit Zittern und starre Bewegungen nachlassen. Tiefe Hirnstimulation nennt das die Medizin. Aber es gibt ein Problem. Die winzigen Metallstücke sind hart, das Hirngewebe ist weich. Diese mechanische Unverträglichkeit schädigt Nerven auf Dauer. Ein Team der Technischen Universität Dresden (TUD) hat nun ein Material entwickelt, das dieses Grundproblem angeht.
Elektrischer Impuls steuert Wachstumsbotenstoff
Das Material kann Wachstumsfaktoren, also Botenstoffe, die Zellen zum Wachsen anregen, aufnehmen und bei Bedarf wieder abgeben. "Mithilfe schwacher elektrischer Signale können wir gezielt steuern, ob Wachstumsfaktoren im Material gebunden bleiben oder freigesetzt werden", erklärt Dr. Teuku Fawzul Akbar, Erstautor der Studie. In Zellversuchen löste der freigesetzte Botenstoff VEGF die frühe Bildung von Blutgefäßstrukturen aus. Laut Akbar bleibt dabei die biologische Wirksamkeit der Faktoren erhalten.
Zusätzlich misst das Gel Sauerstoff in seiner Umgebung. Sinkt der Sauerstoffgehalt, löst es automatisch ein elektrisches Signal aus, das weitere Wachstumsfaktoren freisetzt. Diese können Nervenzellen zum Wachstum anregen. Wissenschaftler bezeichnen solche Systeme als geschlossene Regelkreise: messen, reagieren, steuern. "Unser Material ist das erste, das die weichen Eigenschaften biologischer Gewebe mit deren natürlicher Kommunikationsweise verbindet: der Signalübertragung über Biomoleküle und elektrische Impulse", fasst Christoph Tondera zusammen.
Die Studie erschien im Fachjournal Advanced Materials. Gefördert wurden die Arbeiten vom Europäischen Forschungsrat und der Deutschen Forschungsgemeinschaft. Beteiligt waren außerdem das Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam und das Dresden Integrated Center for Applied Physics and Photonic Materials. Als nächstes wollen die Forschenden Haltbarkeit und Verträglichkeit des Materials prüfen. Im Projekt COATARRAY arbeitet das Team bereits mit Neurochirurgen des Dresdner Universitätsklinikums zusammen. Bestehende Elektroden für die Tiefe Hirnstimulation sollen auf Basis des neuen Materials weiterentwickelt werden.
Originalpublikation:
Teuku Fawzul Akbar, Carlos Alejandro Jimenez-Rodriguez, Railia Biktimirova, Ilka Hermes, Thomas Kurth, My Duyen Pham, Mikhail V. Tsurkan, Jens Friedrichs, Francis L. C. Morgan, Hans Kleemann, Olga Guskova, Uwe Freudenberg, Peter Fratzl, Carsten Werner, Christoph Tondera, Ivan R. Minev: Conductive Hydrogels for Exogenous Sensing and Cell Fate Control; Advanced Materials, 2026.
