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Transparentes Schädelimplantat bietet "Fenster zum Gehirn"
Wissenschaftler haben ein neuartiges transparentes Schädelimplantat entwickelt, das Neurochirurgen ein "Fenster zum Gehirn" geben könnte, so eine im Journal veröffentlichte Studie Nanomedizin: Nanotechnologie, Biologie und Medizin.
Forscher von der University of California, Riverside, sagen, sie hoffen, dass das Implantat zu neuen Behandlungsstrategien für Menschen mit lebensbedrohlichen neurologischen Erkrankungen wie traumatischen Hirnverletzungen und Hirntumoren führen wird.
Gegenwärtig betreffen die meisten neurologischen Verfahren Craniektomien. Eine Kraniektomie ist eine neurochirurgische Operation, bei der ein Teil des Schädels entfernt wird, um im Gehirnraum eine Schwellung zu verursachen.
Lasergestützte Behandlungen haben sich in der Vergangenheit für viele Hirnerkrankungen als vielversprechend erwiesen, aber die meisten medizinischen Laser sind nicht in der Lage, durch den Schädel zu dringen. Daher hoffen die Wissenschaftler, dass dieses neuartige Implantat laserbasierte neurologische Behandlungen auf die nächste Stufe bringt.
Wie wurde das Implantat erstellt?
Die Wissenschaftler schufen ein transparentes Schädelimplantat, das sie "Fenster zum Gehirn" genannt haben. Eine Version davon ist abgebildet.
Bildnachweis: UC Riverside.
Das Team hat das Implantat aus Keramikmaterial hergestellt, das derzeit in Zahnkronen und Hüftimplantaten verwendet wird, Yttriumoxid-stabilisiertes Zirkonoxid (YSZ).
Obwohl dieses Material traditionell undurchsichtig ist, verwendeten die Wissenschaftler ein Verfahren namens CAPAD - eine Technik, die die Porosität des Materials auf "Nanometer-Dimensionen" reduziert und wiederum die "optische Streuung" reduziert, die YSZ undurchsichtig macht.
Das transparente YSZ wurde dann poliert, erhitzt und langsam abgekühlt, um das Material zu zähen, und in rechteckige Implantate mit den Abmessungen von 2,1 x 4,2 x 0,2 mm geschnitten3.
"Erster entscheidender Schritt"
Ein illustrierter Querschnitt des Kopfes, der zeigt, wie das Schädelimplantat mit laserbasierten Behandlungsstrategien funktionieren würde.
Bildnachweis: Mayo Kodera
Um das Implantat in Aktion zu testen, führten die Forscher rechtsseitige Craniektomien an anästhesierten Mäusen durch. Die linke Seite des Schädels wurde nicht verändert, um als Kontrolle zu dienen.
Die Wissenschaftler fixierten die Implantate dann mit Zahnzement am umliegenden Schädel.
Optische Kohärenztomographie (OCT) -Bildgebung wurde über ein 2 × 2 mm verwendet2 Bereich auf dem linken Schädel und rechts, mit dem YSZ-Implantat.
Die Ergebnisse zeigten, dass das OCT mit dem YSZ-Implantat im Vergleich zum linken Schädel eine deutlich klarere Abbildung des rechten Schädels lieferte.
Die Forscher fügen hinzu, dass die Signalstärke in fast jeder Tiefe bei der Bildgebung durch das YSZ-Implantat viel höher ist, was beweist, dass das Implantat die Abbildungsleistung verbessert.
Dr. Kevin Binder, Kliniker und außerordentlicher Professor für biomedizinische Wissenschaften an der University of California, Riverside, sagt:
"Dies ist ein entscheidender erster Schritt hin zu einem innovativen neuen Konzept, das eine klinisch sinnvolle Methode für den optischen Zugriff auf das Gehirn bietet, auf Abruf, über große Flächen und auf chronischer Basis, ohne dass wiederholte Craniektomien erforderlich sind."
Die Wissenschaftler weisen darauf hin, dass die YSZ-Implantate zwar nicht die ersten transparenten Schädelimplantate sind, über die berichtet werden kann, dass sie aber die ersten sind, die beim Menschen realistisch eingesetzt werden können. Sie sagen, dass dies auf die Zähigkeit des Materials zurückzuführen ist, was das Implantat widerstandsfähiger gegenüber Stößen und Stößen macht, verglichen mit früher hergestellten Implantaten auf Glasbasis.
Sie fügen hinzu, dass dies nicht nur die Sicherheit erhöht, sondern auch das Selbstbewusstsein der Patienten reduzieren könnte, indem die Notwendigkeit einer auffälligen schützenden Kopfbedeckung minimiert wird.
Implantat könnte Fenster der Möglichkeiten bieten
Die Forscher sagen, dass, obwohl diese Studie in den frühen Stadien des "Fenster zum Gehirn" -Konzepts ist, es wichtig ist, die Möglichkeiten zu beachten, die das Implantat bieten könnte.
Zum Beispiel betonen sie, dass das Implantat zur chronischen Überwachung von Hirnödemen verwendet werden könnte - eine übermäßige Ansammlung von Flüssigkeit im Gehirn, was mit den derzeitigen Techniken unmöglich ist.
"In ähnlicher Weise könnte es eine chronische Überwachung und eine präzisere Ausrichtung auf photodynamische Therapien für Restgliome ermöglichen, die das Überleben verlängern und die Lebensqualität vieler Menschen verbessern könnten, die an Gehirntumoren leiden", fügen sie hinzu.
"Schließlich könnte es eine Plattform für die Entwicklung neuer optischer Neuromodulationsmodalitäten bieten, wobei potenzielle Anwendungen von grundlegenden neurophysiologischen Studien bis hin zur klinischen Psychiatrie reichen könnten."
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