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Medizin

Abbaubares Implantat könnte Schmerzen durch Abkühlung lindern

Montag, 4. Juli 2022

/Northwestern University

Chicago – US-Forscher haben eine miniaturisierte Nervenmanschette entwickelt, die durch eine lokale Ab­kühlung die Weiterleitung von Schmerz­signalen hemmt. Das in Science (2022; DOI: 10.1126/science.abl8532) vorgestellte Implantat ist zudem biologisch abbaubar, was eine 2. Operation zur Entfernung des „Nervenküh­lers“ überflüssig machen würde.

Das Team um John Rogers von der Northwestern University in Evanston bei Chicago hat sich auf die Entwick­lung von biologisch abbaubaren Implantaten spezialisiert. In den vergangenen Jahren haben die Bioingeni­eure bereits einen Nervenstimulator und einen Herzschrittmacher vorgestellt, die sich nach der Implantation innerhalb weniger Wochen komplett auflösen.

Die neueste Entwicklung ist ein längeres elastisches flaches Band mit einer Breite von weniger als 5 mm. Das eine Ende des Bandes kann während einer Operation um einen Nerven gewickelt werden. Das andere Ende tritt an der Haut aus, wo es mit einer Pumpe und einem Kontrollgerät verbunden wird.

Das Band besteht aus dem bioresorbierbaren Elastomer Poly(octanediol-citrate). Es enthält mehrere kleine Kanäle, die sich serpentinenartig durch das Band schlängeln.

Ein Kanal enthält das flüssige Kühlmittel Perfluorpentan, das auch als Ultraschallkontrastmittel und in Dosieraerosolen für die Anwendung beim Menschen zugelassen ist. Ein 2. Kanal enthält ein Stickstoffgas, das ebenfalls ungefährlich ist, da das inerte Stickstoff im Körper keine chemischen Reaktionen eingeht.

Wenn die Flüssigkeit und das Gas in eine gemeinsame Kammer strömen, findet eine Reaktion statt. Sie bewirkt, dass die Flüssigkeit sofort verdampft. Dabei entsteht eine Verdunstungskälte. Sie kühlt das Gewebe von 37°C auf etwa 5°C ab. Die Zieltemperatur wird dabei von einem winzigen integrierten Sensor kontrolliert. Der Dampf wird durch einen 3. Kanal über die Haut aus dem Körper geleitet.

Durch die Kälte lässt sich die Nervenleitung blockieren, wie die Forscher an 3 Ratten zeigen konnten. Den Tieren wurde das Implantat um den Nervus ischiadicus gewickelt. Innerhalb weniger Minuten waren die Amplituden in der Elektromyographie (EMG) des M. tibialis anterior um 92 % vermindert. Die Signallatenz stieg um 64 % an. Nach dem Wiederaufwärmen erholten sich die Nerven komplett.

In einem weiteren Experiment wurde bei Ratten ein neuropathischer Schmerz­reiz an den Pfoten ausgelöst. Wie erwartet war die Drucksensitivität 3 Wochen nach der Implantation des „Nervenkühlers“ noch erhöht. Der Druckreiz, der einen Schmerz auslöst, war bei den Tieren 7 Mal höher als in der Kontrollgruppe.

Rogers vergleicht den Effekt mit der schmerzlindernden Wirkung von Eispackungen (die nach Verletzungen allerdings vor allem ein Wundödem verhindern sollen). Als Anwendungsbeispiele nennt Rogers postoperative Schmerzen, die durch die Verletzungen von Nerven entstehen.

Für die Behandlung von chronischen Schmerzen dürfte das Implantat kaum infrage kommen, da sich das System innerhalb weniger Monate im Körper auflöst. Klinische Studien sind offenbar noch nicht geplant. Zunächst soll die Sicherheit der Behandlung weiter geprüft werden, heißt es. © rme/aerzteblatt.de

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