For pasienter med for eksempel en hjernesvulst eller hjerneskade er det ofte nødvendig med et inngrep hvor kirurgen fjerner en del av skallen for å få innsyn til hjernen.

Et slik inngrep er svært inngående og kan i seg selv være farlig for pasienten. Blant annet er det en risiko for infeksjoner og andre komplikasjoner. Og verre blir det når kirurgen, av ulike årsaker, må gjøre dette inngrepet flere ganger hos samme pasient.

En gruppe forskere fra Universitetet i California, Riverside ønsker nå å begrense antall inngrep for hver enkelt pasient, ved å operere inn et gjennomsiktig implantat som fungerer som et lite vindu inn til hjernen.

Vindu laget av hofteprotese-stoff

Forskerne, med ingeniør Guillermo Aguilar i spissen, har allerede brukt lang tid på å utvikle ideen. Utfordringene har nemlig stått i kø.

Den første utfordringen var å finne et materiale som passer for anledningen. Glass var utelukket, siden det er forholdsvis knusbart.

Det beste alternativet var det slitesterke keramiske stoffet som vanligvis brukes i blant annet hofteproteser og tannkroner.

Og med litt finurlig teknologi greide Aguilar og kollegene å gjøre det keramiske stoffet gjennomsiktig og forme det til en liten skive allerede i 2013.

Den gangen kunne de vise at en vanlig metode (optisk koherens tomografi) for å skanne hjernen ble mer effektiv da de brukte hjernevinduet.

Det er fordi denne metoden krever at bestemte lysbølger kan strømme gjennom skallen for å vise hvordan det ser ut på innsiden. Men tykt bein kan gjøre bildet utydelig. Men med det gjennomsiktige vinduet på plass, kunne lysstrålene trenge gjennom uten problemer og dermed gi et klarere bilde. 

Det gir kirurger muligheten granske dypt inn i hjernen uten å måtte operere flere ganger. Det skriver gizmodo.com.

– Flere vil dra fordeler fra dette. For eksempel om leger ønsker å overvåke utviklingen av en hjernesvulst, skriver David Halaney i en e-post til forskning.no. Han er én av forskerne bak studien.

Kroppen aksepterer vinduet

Nå, tre år senere, kan forskerne også vise at materialet antakelig vil bli godt mottatt av kroppen vår.

I en studie nylig publisert i Nanomedicine viser Aguilars forskergruppe at vevet rundt implantatet ikke viste noen tegn til å avvise det fremmede objektet.

Dette forsøket ble utført på mus og ikke mennesker, vel å merke.

Tar knekken på bakterier med laser

Forskerne ville også redusere sjansen for bakterieinfeksjoner rundt implantatet.

Særlig ville de unngå at bakteriene danner biofilm på vinduet.

Biofilm oppstår når bakterier går sammen og organiserer seg i flere lag, noe som gjør at de lettere kan feste seg til overflater og blir mer motstandsdyktige. Dette kan føre til alvorlige konsekvenser for pasienten og implantatet må opereres ut.

Løsningen ble å bruke lasere.

Aguilars forskergruppe oppdaget at de kunne ta knekken på E. coli-bakterier ved å stråle dem med laser gjennom det gjennomsiktige implantatet. Resultatet, beskrevet i en nylig publisert studie i Lasers in Surgery and Medicine, viste at strålingen forhindret bakteriene i å danne biofilm.

Forskerne håper også at laserstråling gjennom skallevinduet kan brukes til å behandle ulike nevrologiske lidelser. De vet likevel ikke når implantatet vil bli tatt i bruk hos mennesker.

Referanser:

Damestani, Y. (m fl.) Inflammatory response to implantation of transparent nanocrystalline yttria-stabilized zirconia using a dorsal window chamber model. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine (2016) Sammendrag.

Damestani, Y. (m fl.) Evaluation of laser bacterial anti-fouling of transparent nanocrystalline yttria-stabilized-zirconia cranial implant. Lasers in Surgery and Medicine (2016) Sammendrag.