Onderzoekers hebben zebravissen en bloedzuigers geïnjecteerd met een gel die verandert in een elektrode waarmee ze spiersamentrekkingen kunnen aansturen. Deze gel zou in de hersenen gebruikt kunnen worden om neurologische aandoeningen te behandelen.

De injecteerbare gel verandert in het lichaam in een geleidend materiaal. Magnus Berggren, hoogleraar organische elektronica aan de Linköping-universiteit in Zweden toonde met collega’s aan dat dit materiaal het zwemvermogen van zebravissen niet verstoort, schrijven ze in Science.

Ze gebruikten de geld ook om de spieren van dode bloedzuigers aan te sturen. Op den duur zou de gel in menselijke hersenen kunnen worden geïnjecteerd om neurologische aandoeningen te behandelen. Dit zou dan het implanteren van elektroden vervangen, waarbij weefsel kan beschadigen.

Train je blik: wie focust op de omgeving, ervaart minder stress
LEES OOK

Train je blik: wie focust op de omgeving, ervaart minder stress

Hoe kan het dat rechercheurs op de beelden van een bewakingscamera in een ruimte vol mensen die ene onverlaat eruitpikken? Ho ...

Transformatie

De onderzoekers maakten de gel van een groot aantal monomeren, simpele moleculen die zich samen kunnen aaneenschakelen tot een polymeer. Daar voegden ze enzymen aan toe, die een reactie op gang brengen wanneer ze suikers afbreken. De enzymen produceren daarbij waterstofperoxide, dat in reageert met de monomeren en zo een polymeer maakt in de vorm van een zachte, flexibele elektrode.

De onderzoekers pasten de gel zo aan dat die kan werken met suikers zoals glucose, die al in dierlijke weefsels voorkomen. Ze testten de gel in zebravissen en medicinale bloedzuigers, omdat er veel bekend is over de anatomie van deze dieren.

De onderzoekers injecteerden de gel in de vinnen, hersenen of harten van negen zebravissen, waar die met succes polymeren vormde en donkerder werd naarmate hij uithardde tot een elektrode in de bijna doorzichtige vis.

Zebravis met de uitgeharde elektrodegel in zijn vinnen Beeld: Xenofon Strakasas et al.

De vissen bleven na de injectie normaal zwemmen. Na ontleding van de vissen zetten Berggren en zijn collega’s plakjes hersenweefsel onder stroom met daarin de getransformeerde gel. Ze ontdekten dat de elektriciteit door het hersenweefsel liep zoals dat ook zou gebeuren als er conventionele elektroden in zouden zitten.

Om te testen of deze zachte elektroden goed genoeg geleiden om het lichaam van een dier te beïnvloeden, deden de onderzoekers wat gel bovenop de standaard metalen elektroden, en lieten ze de gel uitharden. Daarna brachten ze de gecoate elektroden via kleine sneden aan in een centrale zenuw van drie dode bloedzuigers. Toen ze elektriciteit door deze combinatie-elektrode lieten lopen, trokken de spieren van de dieren samen. 

Een veelbelovende methode

Het probleem van conventionele metalen elektroden is dat ze onbuigzaam zijn, en daarom moeilijk effectief te koppelen aan zachte levende weefsels. Door zachte elektroden in de hersenen te laten ontstaan, in plaats van ze van buitenaf in te brengen, wordt dit probleem omzeild, aldus materiaalkundige David Martin van de Universiteit van Delaware.

‘We maken al nieuwe versies van de gel met afgestemde chemicaliën die ervoor kunnen zorgen dat de elektroden zich alleen in bepaalde specifieke weefsels vormen’, zegt Berggren. ‘Uiteindelijk willen we ons richten op weefsels zoals plaques in de hersenen die ziekten veroorzaken.’

Zulke elektroden zouden ook onderdeel kunnen zijn van elektrische stimulatietherapieën, die al worden gebruikt voor het onderdrukken van het beven bij aandoeningen zoals de ziekte van Parkinson.