鈥� P氓 sikt skulle den h盲r tekniken kunna anv盲ndas f枚r att behandla neurologiska sjukdomar som epilepsi med extremt h枚g precision, s盲ger Daniel Simon, professor vid Link枚pings universitet, LiU.
Den m盲nskliga hj盲rnan best氓r av cirka 85 till 100 miljarder nervceller. Dessutom finns det ungef盲r lika m氓nga celler till i hj盲rnan som st枚ttar nervcellernas funktion med till exempel n盲ring, syre och l盲kning. De kallas gliaceller och kan i sin tur delas in i m氓nga undergrupper. Mellan cellerna finns ett v盲tskefyllt utrymme som kallas den extracellul盲ra milj枚n.
Skillnaden mellan milj枚n inuti cellerna och den utanf枚r 盲r viktig f枚r cellfunktionen och en b盲rande del 盲r transporten av olika typer av joner mellan de tv氓 milj枚erna. Till exempel aktiveras nervceller n盲r koncentrationen av kaliumjoner f枚r盲ndras.
Sk枚r biokemisk balans
Det 盲r k盲nt sedan tidigare att en f枚r盲ndring i hela den extracellul盲ra milj枚n p氓verkar nervcellernas och d盲rmed hj盲rnans aktivitet. Men det har 盲n s氓 l盲nge varit ok盲nt hur lokala f枚r盲ndringar i jonkoncentration p氓verkar den enskilda nerv- och gliacellen.
Tidigare f枚rs枚k att 盲ndra den extracellul盲ra milj枚n har framf枚r allt inneburit att man pumpar in n氓gon form av v盲tska. Men det inneb盲r att den sk枚ra biokemiska balansen rubbas och det blir sv氓rt att veta om det 盲r 盲mnena i v盲tskan, det f枚r盲ndrade trycket eller att den extracellul盲ra v盲tskan virvlas runt som leder till aktiviteten.
F枚r att komma runt problemet har forskare vid Laboratoriet f枚r organisk elektronik, LOE, vid LiU utvecklat en mikropipett vars diameter endast m盲ter 2 mikrometer. Som en j盲mf枚relse 盲r ett m盲nskligt h氓rstr氓 50 mikrometer och en nervcell cirka 10.
Unders枚ka gliaceller
Med hj盲lp av den h盲r s氓 kallade jontroniska mikropipetten kan forskarna tillf枚ra endast joner, som kalium och natrium, till den extracellul盲ra milj枚n f枚r att se hur nervcellerna p氓verkas. 脛ven gliacellernas aktivitet m盲ts, och d氓 specifikt typen astrocyter.
鈥� Gliaceller 盲r de celler som den andra 鈥� kemiska 鈥� halvan av hj盲rnan best氓r av. Och den vet vi inte s氓 mycket om i och med att det inte funnits n氓got s盲tt att precist aktivera de cellerna d氓 de inte svarar p氓 elektrisk stimulans. Men b氓de nervceller och gliaceller g氓r att stimulera kemiskt, s盲ger Theresia Arbring Sj枚str枚m, forskare vid LOE.
F枚rs枚ken gjordes p氓 skivor av hj盲rnv盲vnad fr氓n m枚ss i den del som kallas hippocampus.
鈥� Nervcellerna svarade inte s氓 snabbt p氓 f枚r盲ndringen i jonkoncentration som vi f枚rst hade v盲ntat oss. D盲remot svarade astrocyterna direkt och v盲ldigt dynamiskt. F枚rst n盲r de var 鈥漨盲ttade鈥� aktiverades nervcellerna. Det belyste den finjusterade dynamiken mellan olika typer av celler i hj盲rnan p氓 ett s盲tt som andra tekniker inte har lyckats med, s盲ger Theresia Arbring Sj枚str枚m.
Tiotusentals 盲r bekanta med verktyget
Lite f枚renklat kan man s盲ga att pipetten tillverkas genom att ett glasr枚r v盲rms upp och dras ut till bristningsgr盲nsen. Det leder till en mycket tunn och avsmalnande spets. Den typen av mikropipetter brukar anv盲ndas inom neurovetenskapen f枚r att skapa och m盲ta elektrisk aktivitet i hj盲rnan.
I LiU-forskarnas jontroniska mikropipett 盲r spetsen fylld med ett specialanpassat s氓 kallat jonbytarmembran vilket g枚r att den kan anv盲ndas f枚r att skapa aktivitet p氓 kemisk v盲g. I 枚vrigt ser den identisk ut med den traditionella mikropipetten, och styrs p氓 liknande vis.
鈥� F枚rdelen 盲r att tiotusentals personer v盲rlden 枚ver 盲r bekanta med verktyget och kan hantera det. Det kan f枚rhoppningsvis g枚ra att det kommer till anv盲ndning snabbare, s盲ger Daniel Simon.
N盲sta steg 盲r att forts盲tta studera kemisk signalering i b氓de frisk och sjuk hj盲rnv盲vnad med hj盲lp av mikropipetten. Forskarna vill ocks氓 utveckla leverans av l盲kemedel och studera dess verkan mot neurologiska sjukdomar som bland annat epilepsi.
Studien finansierades bland annat av Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, Europeiska forskningsr氓det, Vetenskapsr氓det, Stiftelsen f枚r strategisk forskning, samt EU-programmen Horizon Europe och Horizon 2020. Forskarna Theresia Arbring Sj枚str枚m, Magnus Berggren och Daniel Simon 盲r aktie盲gare i det forskarkontrollerade immaterialr盲ttsf枚retaget OBOE IPR AB som 盲ger patenten relaterade till forskningen som beskrivs och 盲r moderbolag till Iontronics AB.
Artikeln: , Theresia Arbring Sj枚str枚m, Anton I. Ivanov, Nariman Kiani, Iwona Bernacka-Wojcik, Jennifer Samuelsson, Helena Saarela Unemo, Dionysios Xydias, Lida-Evmorfia Vagiaki, Sotiris Psilodimitrakopoulos, Ioannis Konidakis, Kyriaki Sidiropoulou, Emmanuel Stratakis, Magnus Berggren, Christophe Bernard, Daniel T. Simon, Small (2025), publicerad online 10 mars 2025. DOI: 10.1002/smll.202410906
