Magnet-Nanodisks können Operationen für Gehirn-Implantate ersetzen

Wissenschaftler haben neuartige magnetische Nanodisks entwickelt, mit denen einige riskante Operationen unnötig werden können. Sie ermöglichen eine gezielte Stimulation des Gehirns, ohne invasive Implantate oder genetische Modifikationen zu erfordern.

Gezielte Induktion

Die winzigen Scheiben, die durch ein externes Magnetfeld aktiviert werden, erzeugen elektrische Impulse und könnten potenziell zur Behandlung neurologischer Erkrankungen eingesetzt werden. Erste Tests an Mäusen zeigten, dass die Nanodisks effektiv Gehirnregionen stimulieren, die mit Belohnung und motorischer Kontrolle in Verbindung stehen.

Im Vergleich zu herkömmlichen Implantaten rufen sie weniger Reaktionen auf Fremdkörper hervor, was sie zu einer vielversprechenden, schonenderen Alternative für künftige Therapien machen könnte. Das Besondere an diesen Nanodisks, die etwa 250 Nanometer groß sind, ist ihre Struktur: Sie bestehen aus einem magnetischen Kern und einer piezoelektrischen Hülle.


Bei der Magnetisierung verändert der Kern seine Form, was in der Hülle eine elektrische Polarisation auslöst. Dadurch können die Nanodisks elektrische Impulse an Neuronen weiterleiten, wenn sie einem Magnetfeld ausgesetzt sind. Diese Methode ermöglicht es, tief im Gehirn liegende Regionen zu stimulieren, ohne dass chirurgische Eingriffe notwendig sind.

Die Forscher unter der Leitung von Polina Anikeeva vom MIT, stellten ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift Nature Nanotechnology vor. Laut den Wissenschaftlern könnte diese Technologie einen Durchbruch in der Behandlung von Erkrankungen wie Parkinson oder Zwangsstörungen darstellen, bei denen bisher tief im Gehirn implantierte Elektroden genutzt werden. Die magnetischen Nanodisks könnten ähnliche Effekte erzielen, jedoch mit weniger Risiken und Komplikationen.

Scheiben statt Kugeln

Zwar sind die bisherigen Ergebnisse vielversprechend, doch die Forscher arbeiten daran, die Effizienz der elektrischen Impulse weiter zu steigern, um die klinische Anwendbarkeit zu verbessern. Die Umwandlung der magnetischen in elektrische Impulse ist bislang etwa viermal stärker als bei früheren Versuchen mit kugelförmigen Partikeln.

Bevor diese Technologie in der menschlichen Medizin eingesetzt werden kann, sind jedoch weitere Untersuchungen und Sicherheitstests erforderlich. Dennoch sehen die Forscher großes Potenzial in diesen Nanodisks, sowohl für die Grundlagenforschung als auch für zukünftige klinische Anwendungen.


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