e-NeuroFarmakologi
- Diarienummer
- RMX18-0083
- Projektledare
- Berggren, Magnus
- Start- och slutdatum
- 200101-251231
- Beviljat belopp
- 34 933 392 kr
- Förvaltande organisation
- Linköping University
- Forskningsområde
- Bioteknik, medicinsk teknik och teknik för livsvetenskaperna
Summary
Inadekvata signaler i nervsystemets kretsar kan orsaka sjukdomar, som till exempel förlamning och kronisk smärta. Denna signalering inkluderar kopplingen mellan biokemiska och elektriska signaler. Trots detta är dagens strategier för behandling i stort sett helt fokuserad på biokemiska metoder, med elektroder som det enda undantaget. Med e-NeuroFarma föreslår vi en metod baserad på organisk bioelektronik, vilken är tillverkad inne i nervsystemet, och som möjliggör en komplementär strategi till traditionell farmakologi för behandling och reduktion av symptom. e-NeuroFarma inkluderar: - Design och tillverkning av e-NeuroFarma-substanser, i form av organiska trimerer, vilka kan själv-organisera och -polymerisera i, och utmed, nervsystemet. - Utveckling av elektroder för leverans av elektriska och biokemiska signaler, helt amalgamerade med nervsystemet. - Realisering av kontakt och sladdar för adressering av komplexa bioelektroniska protokoll. Initialt kommer e-NeuroFarma att utvärderas med hjälp av olika cellinjer för att sedan appliceras på: - hjärnor av gräshoppor och zebrafiskar, med fokus på neurodegenerativa sjukdomar, - experimentella in vivo-modeller, fokus på nervskada och inflammation, samt på - neuronala celler samt inducerad nervskada, fokus på kronisk smärta. För utveckling e-NeuroFarma samlar vi här kompetens från bioelektronik, materialvetenskap, elektronik och medicin i en ambition att åstadkomma framtida metoder för behandling av neurologiska sjukdomar.
Populärvetenskaplig beskrivning
Nervsignaler styr kroppsliga funktioner såsom rörelser till immunsystemets aktivitet. Störningar i dessa nervsignaler kan orsaka t ex till förlamning, smärta, inflammation eller vävnadsdegeneration. Korrekt funktion kräver elektriska och kemiska nervimpulser med mycket specifik koncentration, frekvens och anatomisk utbredning. Traditionella läkemedel baseras på biokemiska principer utan hänsyn till de elektriska egenskaperna i framförallt nervreflexer. Ett fåtal behandlingsmetoder baseras på elektriska principer och utnyttjar då metallelektroder som placeras vid nerver för att elektriskt stimulera signaler och behandla sjukdom. Stimulering av specifika nervbanor med elektriska impulser har visat uppmuntrande resultat i kliniska studier av t ex vissa neurodegenerativa och inflammatoriska sjukdomar. Dagens biokemiska metoder saknar ofta anatomisk och temporal specificitet och har negativa bieffekter, och tillgängliga elektroder kräver omfattande/riskfyllda kirurgiska ingrepp för placering och saknar kombinerad elektrisk-biokemisk funktionalitet. I detta projekt föreslås ”elektroniska mediciner” i en ambition att komplettera biokemiska preparat med elektronisk funktionalitet. Detta skall åstadkommas med organisk elektronik som tillverkas direkt inne i nervsystemet, i form av finfördelade elektroder och komponenter som kan leverera elektriska och elektrokemiska signaler med hög upplösning i rymd och frekvens. Syftet är då att ”växa” elektronik inne i nervsystemet, där kretsar och ”sladdar” bildar system som efterliknar nervsystemets struktur och organisation, med syfte att åstadkomma teknologi som integrerar sig med nervsystem på ett sömlöst sätt. Denna e-NeuroFarmakologi kommer att inledningsvis appliceras på olika celler med målet att utvärdera olika koncept för att åstadkomma själv-organiserade elektroder och komponenter för leverans av signaler. I ett nästa steg appliceras e-NeuroFarmakologi i tre modellsystem med målet att utveckla teknologin för specifika sjukdomar, dessa är: - hjärnor från gräshoppor och zebrafiskar, fokus på neurodegenerativa sjukdomar. - experimentella djurmodeller, fokus på perifer nervskada och inflammation, samt - neurala celler och inducerad nervskada, fokus på kronisk smärta. För att utveckla e-NeuroFarmakologi har vi nu samlat kompetens från bioelektronik, materialvetenskap, elektronik och medicin i en ambition att åstadkomma framtida metoder för behandling av neurologiska sjukdomar.