Glasfasertechnik wird bei Behandlung und Diagnose helfen

Lichtimpulse werden in der Medizin seit langem eingesetzt. Diese Behandlungsmethode wird Optogenetik genannt, wird heute jedoch nur noch selten angewendet. Die Methode, Gehirnzellen mit Lichtimpulsen zu beeinflussen, hat großes Potenzial. Wissenschaftler arbeiten aktiv daran und untersuchen die Einsatzmöglichkeiten nicht nur in der Behandlung, sondern auch in der Diagnostik. Ein Wissenschaftlerteam aus Harvard und der University of Massachusetts schlug vor, eine speziell entwickelte Glasfaser für die Behandlung und Diagnostik direkt im menschlichen Körper einzusetzen.

Amerikanische Forscher haben eine spezielle Faser entwickelt, die sich gut dehnt und biologisch mit lebenden Zellen des menschlichen Körpers kompatibel ist. Das neue Material besteht aus Hydrogel. Experten gehen davon aus, dass solche Fasern künftig zur Behandlung der frühen Krankheitsstadien eingesetzt werden. Sie werden in das menschliche Gehirn oder den Körper implantiert und können auch die ersten Anzeichen der Krankheit „hervorheben“.

Die Entwickler der einzigartigen Faser selbst stellten fest, dass sie sich dehnt, wodurch sie ohne Bruchgefahr als Implantat verwendet werden kann. Die Struktur der Heliumfasern eignet sich gut für die Methode der Optogenetik (Stimulation bestimmter Zellen im Gehirn durch Lichtimpulse).

Wissenschaftlern zufolge können Heliumfasern angrenzendes Gewebe, insbesondere das Gehirn, schädigen. Professor Huanghe Zhao erklärte, das Gehirn sei mit Gelee vergleichbar, während die darin implantierten Fasern aus Glas bestehen – zerbrechliche, aber gefährliche Elemente, die empfindliches Gewebe schädigen können. Wenn die Flexibilität und Weichheit der Fasern dem Gehirngewebe entsprechen würde, wäre die Stimulation effektiver und nachhaltiger.

Die Wissenschaftler veröffentlichten die Ergebnisse ihrer Forschung in einer Fachzeitschrift. Grundlage war die Arbeit von Seok-Hyun (Andy) Yun, dessen Team eine Hydrogel-Glasfaser entwickelte, die Licht effektiv überträgt.

Die Struktur dieser Faser war jedoch nicht stabil, und alle Dehnungsversuche führten zu Brüchen. Zhaos Team schlug eine Hydrogel-Lichtleitfaser mit guter Dehnbarkeit vor, und beide Teams beschlossen, in dieser Hinsicht zusammenzuarbeiten. Yuns Team schlug vor, eine Faser in Form eines Kerns in einer Hülle zu entwickeln, um einen maximalen Lichtstrom zu erzielen; Kern und Hülle sollten aus Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes bestehen. Nach mehreren Experimenten stellte sich heraus, dass Zhaos Hydrogel ideal für den Kern geeignet war; der Hülle wurden mehrere spezielle Additive hinzugefügt, um ihre Form zu erhalten und ein Reißen nach der Dehnung zu verhindern.

Die Forscher sagten, dass die einzigartige Hydrogel-Lichtleitfaser in Zukunft als Sensoren eingesetzt werden könnte, die auf die ersten Anzeichen einer Krankheit reagieren. Darüber hinaus würden sich solche Heliumfasern für die Langzeitdiagnostik eignen und dabei helfen, die Entwicklung von Tumoren oder entzündlichen Prozessen im Körper zu überwachen.

Es ist schwer zu sagen, wann die neue Faser auf den medizinischen Markt kommt, da die Forscher noch eine Reihe klinischer Studien durchführen müssen, die mehrere Jahre dauern könnten.

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