![Onderzoekers van de Xi'an Jiaotong-Liverpool University hebben aangetoond dat hersenstimulatie kan worden verbeterd door niet-invasieve nanodeeltjes. Dit kan helpen bij het herstel na ischemische beroerte in een diermodel. Krediet: publiek domein Nanodeeltjes kunnen het herstel van een beroerte verbeteren door de hersenstimulatie te verbeteren, blijkt uit onderzoek](https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2022/nanoparticles-can-impr.jpg)
Onderzoekers van de Xi’an Jiaotong-Liverpool University hebben aangetoond dat hersenstimulatie kan worden verbeterd door niet-invasieve nanodeeltjes. Dit kan helpen bij het herstel na ischemische beroerte in een diermodel. Krediet: publiek domein
In een recente studie hebben onderzoekers van de Xi’an Jiaotong-Liverpool University en andere universiteiten in China gemeld dat hersenstimulatie in combinatie met een neusspray met nanodeeltjes het herstel na ischemische beroerte in een diermodel kan verbeteren.
De neusspray is een niet-invasieve methode voor het afleveren van magnetische nanodeeltjes in de hersenen waarvan de studie heeft vastgesteld dat ze de voordelen van transcraniële magnetische stimulatie (TMS) kunnen vergroten. TMS is een methode voor niet-invasieve hersenstimulatie die al klinisch of in klinische onderzoeken wordt gebruikt om neurologische aandoeningen zoals beroerte, de ziekte van Parkinson, de ziekte van Alzheimer, depressie en verslaving te behandelen.
Ratten die gedurende 14 dagen na een ischemische beroerte elke 24 uur een gecombineerde behandeling met nanodeeltjes en TMS kregen, hadden een betere algehele gezondheid, kwamen sneller aan en hadden verbeterde cognitieve en motorische functies in vergelijking met ratten die alleen met TMS werden behandeld.
Tijdens TMS-behandeling loopt een elektrische stroom door een elektrische spoel die buiten de schedel is geplaatst, waardoor een magnetisch veld wordt geproduceerd dat hersencellen stimuleert door een nieuwe elektrische stroom in de hersenen te induceren. De stimulatie is echter vaak niet intens genoeg om ver genoeg in de hersenen door te dringen om de te behandelen gebieden te bereiken.
In deze nieuwe studie, gepubliceerd in Materialen Vandaag Chemie, de onderzoekers laten zien dat magnetische nanodeeltjes, intranasaal toegediend, neuronen responsiever kunnen maken en het magnetische signaal van TMS kunnen versterken om dieper hersenweefsel te bereiken, wat het herstel bevordert. De bevinding biedt nieuwe mogelijkheden voor de behandeling van neurologische aandoeningen.
Van onmogelijk naar mogelijk
Het onderzoek beantwoordt een belangrijke vraag in de nanogeneeskunde: of het mogelijk is om TMS te verbeteren door nanodeeltjes te gebruiken die niet-invasief in de hersenen worden afgeleverd. Vooraanstaande figuren in het veld gaven eerder al aan dat het bijna onmogelijk was vanwege de bloed-hersenbarrière. Deze fysieke barrière scheidt de hersenen van de rest van de bloedbaan van het lichaam.
Het team van onderzoekers heeft dit echter overwonnen door de magnetische nanodeeltjes dichter bij het juiste gebied te leiden met een grote magneet bij het hoofd.
Dr. Gang Ruan, een corresponderende auteur van de studie, zegt: “We waren in staat om de bloed-hersenbarrière te overwinnen en voldoende nanodeeltjes naar de hersenen te sturen om in combinatie met TMS-simulatie te gebruiken om het herstel na een beroerte te verbeteren.
“TMS-apparaten worden al gebruikt voor de klinische behandeling van neurologische aandoeningen, maar hebben ernstige beperkingen in termen van stimulatiesterkte en diepten van de hersenen die ze kunnen doordringen.
“Door niet-invasieve magnetische nanodeeltjes in de hersenen te plaatsen, kunnen we de TMS-stimulatie-effecten op neuronen versterken en verbeteren, waardoor de behandeling effectiever wordt”, voegt Dr. Ruan toe.
“Aantonen dat het mogelijk is om nanodeeltjes op deze manier te gebruiken, maakt de weg vrij voor medische toepassingen van nanodeeltjes voor andere neurologische aandoeningen.”
![MRI-weergave van rattenhersenen na levering van nanodeeltjes: de donkere vlekken waarnaar wordt verwezen door rode pijlen en omcirkeld door rode vakken geven nanodeeltjes aan. De gele pijl toont de locatie van de permanente magneet die op de schedel is geplaatst om de nanodeeltjes aan te trekken. (Iv, intraveneuze toediening. In, intranasale toediening. Monstergrootte voor beeldvorming is 5 mannelijke ratten.). Krediet: Dr. Gang Ruan, Xi'an Jiaotong-Liverpool University Nanodeeltjes kunnen het herstel van een beroerte verbeteren door de hersenstimulatie te verbeteren, blijkt uit onderzoek](https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2022/nanoparticles-can-impr-1.jpg)
MRI-weergave van rattenhersenen na levering van nanodeeltjes: de donkere vlekken waarnaar wordt verwezen door rode pijlen en omcirkeld door rode vakken geven nanodeeltjes aan. De gele pijl toont de locatie van de permanente magneet die op de schedel is geplaatst om de nanodeeltjes aan te trekken. (Iv, intraveneuze toediening. In, intranasale toediening. Monstergrootte voor beeldvorming is 5 mannelijke ratten.). Krediet: Dr. Gang Ruan, Xi’an Jiaotong-Liverpool University
Barrières oversteken
De ijzeroxide-nanodeeltjes die in het onderzoek worden gebruikt, zijn al voorgeschreven om ijzertekort te behandelen, omdat ze niet-toxisch en biologisch afbreekbaar zijn. Het team heeft de nanodeeltjes ook aangepast door ze te coaten met verschillende niet-toxische stoffen.
Dr. Ruan zegt: “De coating zorgt ervoor dat de nanodeeltjes aan de bloed-hersenbarrière blijven kleven, waardoor hun kansen om er doorheen te gaan groter worden. Zonder deze coating stuiteren de deeltjes gewoon terug van de barrière in plaats van deze te passeren.
“De modificaties van de ijzeroxidedeeltjes zorgen er ook voor dat de nanodeeltjes aan de neuronen kunnen blijven kleven en hun reactievermogen op TMS-stimulatie vergroten.”
De veiligheid van het gebruik van de gemodificeerde nanodeeltjes moet worden beoordeeld in klinische onderzoeken, maar kan worden gebruikt in combinatie met TMS en andere methoden zoals beeldvorming van de hersenen, om meer inzicht te krijgen in hoe de hersenen werken en de behandeling van neurologische aandoeningen te verbeteren .
“Veel wetenschappers denken nog steeds dat het onmogelijk is om niet-invasief genoeg nanodeeltjes de hersenen in te sturen om de hersenfunctie te beïnvloeden. Toch hebben we aangetoond dat het mogelijk is”, zegt Dr. Ruan.
“We hebben de expertise van ons team gecombineerd in vier verschillende disciplines, materiaalwetenschap, biofysica, neurowetenschappen en medische wetenschappen, om de grenzen van onze kennis te verleggen en uit te dagen wat momenteel in het veld wordt gedacht.”
Y. Hong et al, Verbetering van niet-invasieve hersenstimulatie met niet-invasieve geleverde nanodeeltjes voor het verbeteren van het herstel van een beroerte, Materialen Vandaag Chemie (2022). DOI: 10.1016/j.mtchem.2022.101104
Geleverd door Xi’an jiaotong-Liverpool University