Verbindungselement zur Regeneration des Rückenmarks

Querschnittlähmung ist derzeit nicht heilbar. Aktuelle Forschungen auf dem Gebiet verfolgen eine Vielzahl von Ansätzen. Gemeinsam ist ihnen, dass sie das verletzte oder durchtrennte Rückenmark nicht ausreichend mechanisch zusammenführen und keinen gezielten Zugang zum verletzten Gewebe haben. Ein an der Technischen Universität Hamburg entwickeltes System scheint beides leisten zu können.

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Die Idee zur Entwicklung eines mechanischen Verbindungselements, das kleiner als eine 1-Cent Münze ist und seine Vorbilder in der Natur findet, zur Heilung durchtrennter Rückenmarkssegmente hatten bereits 2007 Mikrosystemtechniker Prof. Jörg Müller sowie der Mediziner Prof. Klaus Seide von der Berufsgenossenschaftlichen Unfallklinik Boberg. Seither forscht ein Team aus Ingenieuren und Ärzten an diesem zukunftsweisenden Vorhaben.

Im Innern des von ihnen entwickelten ellipsenförmigen Implantats befinden sich eine sehr große Anzahl parallel angeordneter, wabenförmiger Röhrchen mit einem Durchmesser von nur 300 Mikrometern (entspricht dem Durchmesser von etwa drei Haaren) und einer Länge von 1000 Mikrometern. An einer Stelle dieses Verbindungselements ist ein Schlauch angebracht. Während der Implantation wird mit Hilfe dieses Schlauchs Luft abgesaugt, so dass ein Unterdruck entsteht, der die zertrennten Nervenenden zusammensaugt und dazu bringen soll, durch die wabenförmigen Röhrchen wieder zusammenzuwachsen.

Vorbilder aus der Natur

Sobald der Unterdruck wegfällt, gibt es kein Zurück mehr für die Nervenbahnen. Dafür sorgen die Innenwände der wabenförmigen Röhrchen, die ähnlich wie die Oberfläche der Füße eines Geckos strukturiert sind, die sich durch perfekte Adhäsion auszeichnen und es bekanntlich der Echse ermöglichen, glatte Wände hochzugehen. Auch bei der Wahl der Form des Implantats stand die Natur Pate. Die Röhrchen sind sechseckig und nicht rund. Die Wabenform nutzt die gegebene Fläche optimal und sorgt für eine gute Stabilität.

Erste Tierversuche zeigten positive Resultate. Ziel der Hamburger Forscher ist es, in weniger als zehn Jahren mit einem serienreifen Implantat für querschnittgelähmte Patienten auf dem Markt kommen zu können. Von entscheidender Bedeutung dafür wird auch sein, inwieweit die erfolgreiche Zuführung von Medikamenten in das Gewebe gelingt. Bei einer Querschnittlähmung, bei der das Rückenmark schwer verletzt oder vollständig durchtrennt wird, erhalten die Nervenzellen unterhalb des Einschnitts keine Informationen mehr aus dem Gehirn. Die verletzten neuronalen Strukturen bilden so genannte Aussprossungen als Versuch einer Heilung. Gleichzeitig werden Substanzen freigesetzt, welche der Heilung entgegenwirken und zu einer Narbenbildung führen. Um beides zu verhindern, sollen chemische Substanzen über einen Mikrokanal in den Wundspalt gelangen und das Wachstum der Nervenzellen fördern. Die Forscher hoffen, dass so die Heilung des Rückenmarks, welche früher als unmöglich galt, möglich werden könnte.

Quetschung vs. glatter Schnitt

Eine Reihe von Versuchen mit verschiedenen Medikamenten steht nun an. Außerdem wird geprüft, inwieweit das Implantat auch dann funktioniert, wenn das Rückenmark gequetscht ist, und nicht durch einen glatten Schnitt durchtrennt wurde. Zudem wollen die Forscher wissen, ob ihr System auch dann Erfolg hat, wenn der Unfall Monate zurückliegt und die Verletzung chronisch geworden ist. Nicht zuletzt ist die Frage des Materials noch zu klären. Bisher kommt eine Art Plexiglas zum Einsatz. Wie verträglich dieses aber im Bereich des Rückenmarks ist, muss sich noch zeigen. „Wir brauchen ein Material, das sowohl biokompatibel ist als auch bioresorbierbar“, sagt Müller. Nach der Implantation des Verbindungselements muss dieses einerseits der organischen Umgebung standhalten, andererseits sich aber nach der etwa achtwöchigen Therapie wieder auflösen. Eine operative Entfernung ist, laut Müller, nach dem Zusammenwachsen der Nervenenden in den Wabenstrukturen nicht mehr möglich.

Im Oktober 2019 liegen keine weiteren Erkenntnisse vor.