Första polymer-elektroderna kopplade till celler

I studien "From synthetic vesicles to living cells: Anchoring conducting polymers to cell membrane" publicerad i Science Advances, demonstrerar forskare vid Linköpings universitet en ny metod som kan revolutionera framtidens behandlingar av neurologiska sjukdomar med mycket hög precision.

”Vi skulle kunna rikta in oss på enskilda celler och utforska hur det påverkar deras funktionalitet och förmåga att förbli friska”, säger Chiara Musumeci, forskare vid Laboratoriet för organisk elektronik, LOE, vid Linköpings universitet.

Kommunikationen mellan hjärncellerna sker med hjälp av elektriska signaler som omvandlas till kemiska substanser. Forskare har länge kunnat stimulera olika delar av hjärnan med hjälp av elektricitet, men metoderna har låg precision. Man har också behövt metallelektroder för att träffa rätt del av hjärnan, och den hårda elektroden riskerar att skada hjärnvävnaden.

Målet: Att kombinera biologiska system med elektroder

Den nya lösningen utvecklad av forskare vid Linköpings universitet öppnar upp för möjligheten att behandla specifika delar av hjärnan med hjälp av ledande plaster, kallade polymerer.

"Målet är att kombinera biologiska system med elektroder, specifikt med hjälp av organiska ledande polymerer. I och med att polymererna mjuka och formbara samt kan transportera både elektricitet och joner är de att föredra framför konventionella elektroder", tillägger Chiara Musumeci.

Ledande plast förankrad i enskilda cellmembran

Forskargruppen vid Campus Norrköping har tillsammans med forskare vid Karolinska institutet lyckats förankra den ledande plasten till enskilda levande cellmembran. Detta öppnar för framtida precisa behandlingar av neurologiska sjukdomar.

"Just nu är våra resultat ganska generella vilket är bra. Då kan vi i fortsättningen utforska vilka typer av sjukdomar den här metoden skulle vara lämplig för. Men det behövs mer forskning innan vi kan säga något med säkerhet", säger Alex Bersellini Farinotti, forskare vid Karolinska institutet.

I den aktuella studien har forskarna för första gången använt icke-genmodifierade celler och ändå lyckats få en tät koppling utan att påverka cellens övriga funktioner.

"Ett stort steg framåt"

Detta åstadkoms genom en tvåstegsprocess där förankringsmolekyl skapar en fästpunkt i cellmembranet. Polymerelektroden kan sedan fästas i en struktur i andra änden av molekylen.

"Vi har tagit ett stort steg framåt nu. Men vi kan inte säga med säkerhet att det kommer att fungera i levande vävnad. Det här är grundforskning där vi nu försöker fundera ut vägen framåt," säger Hanne Biesmans, doktorand vid LOE.

Nästa steg i forskningen är få en jämnt fördelad och stabil förankring över membranet. Forskarna ämnar även undersöka hur polymerkopplingen beter sig över tid.