Injicerede solceller skal hjælpe med at regenerere hjerne- og hjerteceller

Med en bevilling fra Carlsbergfondet på 4,2 mio. kr. kan lektor Menglin Chen, ekspert i nanofibre og regenerativ celleteknologi på Institut for Ingeniørvidenskab, Aarhus Universitet, opstarte sit projekt, OptoMed, der sigter efter en noget utraditionel form for celleterapi.

I modsætning til optogenetik, der bruger lys til selektiv kontrol af neuroner ved at modificere dem genetisk, har Menglin Chens forskningsgruppe i samarbejde med amerikanske partnere nemlig introduceret en ikke-genetisk, lysmedieret metode, som lokalt kan stimulere celler elektrisk.

Punktspecifik behandling

Metoden bruger et organisk halvleder nano-materiale, der fungerer som en solcelle, og som allerede har vist sig at have en regenererende effekt på neurale modelceller.

"Vi ønsker at udvikle en trådløs, ikke-invasiv, sikker og meget nøjagtig behandlingsmetode, der kan regenerere hjerte- og hjerneceller ved hjælp af en ekstern lyskilde. Der er et stort behov for sådanne punktspecifikke behandlingsformer, der kan lindre symptomer hos mange mennesker over hele verden,” siger lektor Menglin Chen.

Teknologien fungerer ved, at injicere vandbaserede nanofibre, som er belagt med et biologisk, fotovoltaisk stof (halvleder nano-materialet). Den fotovoltaiske effekt betyder, at stoffet skaber en elektrisk spænding, når det udsættes for lys.

Når kroppen udsættes for sollys eller nærinfrarødt kunstigt lys, vil en del af lyset penetrere huden og belyse disse nano-’solceller’ inde i kroppen, der derved omdanner lyset til elektricitet.

Stor betydning for fremtidig behandling

Herved er det muligt lokalt at stimulere elektrisk exciterbare celler, som eksempelvis neuroner i hjernen, og via såkaldt bioelektrisk signaltransduktion at modulere en ønsket cellereaktion; i dette tilfælde en regenerativ respons. Forskning har allerede vist, at elektrisk stimulans kan få neuroner til at regenerere, og denne nye, trådløse metode kan sandsynligvis også benyttes til hjerteceller.

”Projektet giver mulighed for at skabe bedre sammenhæng mellem det naturlige væv og den rigide verden af mikroelektronik, der indtil nu ikke har været i stand til at målrette individuelle celler og deres kredsløb og belyse disses underliggende mekanismer. Ved at benytte nanofibre som en slags fleksibelt, injicerbart stillads, der tillader cellevækst, kan vi nu integrere nervesystemet eller hjerte-kar-systemet med nano-elektronik og derved meget punktspecifikt stimulere regeneration. Hvis det lykkes, kan det få stor betydning for implementeringen af nye behandlingsmetoder til forskellige hjerne- og hjertesygdomme i fremtiden,” siger lektor Menglin Chen.

Bevillingen på de 4,2 mio. kr. er en del af Carlsbergfondets såkaldte ”Young Researcher Fellowships”, som uddeles til yngre lektorer med særligt visionære forskningsideer og -projekter.

I alt 30 forskere på Aarhus Universitet modtog bevillinger til nye forskningsprojekter fra Carlsbergfondet i november 2019. Fondet har uddelt i alt 204 mio. kr. til 134 unge forskere De i alt 30 forskere på Aarhus Universitet har samlet modtaget mere end 47 mio. kr.