Entwicklung einer Leitstruktur für das Cochlea-Implantat zur Wirkstofffreisetzung und Neuritenlenkung von Spiralganglienneuronen

Die Behandlung eines sensorineuralen Hörverlust ist eine Herausforderung, bei der das Einsetzen eines Cochlea-Implantats (CI) eine wichtige therapeutische Rolle spielt. Ein Hauptproblem ist dabei der unzureichende Kontakt zwischen der CI-Elektrode und den Spiralganglienneuronen (SGN), was die Signalübertragung und damit das Hörverständnis der Nutzer beeinträchtigt. Vor diesem Hintergrund werden innovative Konzepte zur Verbesserung der Schnittstelle zwischen CI und SGN entwickelt. Ein möglicher Ansatz besteht in der Nutzung von biokompatiblen Polymerfasern als neuronales Leitsystem. Diese Fasern werden mit den Wachstumsfaktoren Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) und Neurotrophin-3 (NT-3) dekoriert, die langsam freigesetzt werden, um das Überleben der SGN zu fördern und das Wachstum von Neuriten zu stimulieren. Um ein Entlangwachsen der ausgewachsenen Neuriten an den Fasern zu begünstigen werden diese zuvor mit Laminin und Heparansulfat (HS), Komponenten der extrazellulären Matrix, beschichtet. Zusätzlich wurde ein System entwickelt, das entzündungshemmende Wirkstoffe wie Dexamethasonphosphat (DexP) über kovalent an die Fasern gebundene nanoporöse Silica-Nanopartikel (NPSNP) freisetzen kann. Bei den experimentellen Untersuchungen wurde zunächst die erfolgreiche Modifizierung der Fasern mit Aminogruppen auf der Oberfläche durchgeführt. Dabei wiesen die aminomodifizierten Fasern eine raue Oberfläche auf. Danach wurde HS kovalent an die Fasern angebunden, gefolgt von der Inkubation in einer Lösung mit NT-3 und/oder BDNF. Die Freisetzungsexperimente zeigten Unterschiede im Freisetzungsverhalten, wobei die aminomodifizierten und mit HS-beschichteten Fasern, aufgrund der Oberflächenrauheit, die größten Mengen der Wachstumsfaktoren freisetzen konnten. In vitro-Studien bestätigen die neuroprotektive Wirkung der Wachstumsfaktoren und deren Einfluss auf die Verlängerung der Neuriten. Wurden die Fasern mit Laminin beschichtet, wuchsen die Neuriten entlang der Fasern, was vielversprechende Möglichkeiten zur Verbesserung des Elektroden-Nerven-Kontakt bietet. Bei den Arbeiten mit NPSNP wurden Partikel mit einer Größe von 40 nm erstellt, welche erfolgreich modifiziert und kovalent an die Fasern gebunden wurden. Die Freisetzung von DexP zeigte eine kontinuierliche Abgabe des Wirkstoffs, um mögliche Entzündungen zu bekämpfen.