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Am ersten Tag und nach drei Tagen: Die oberen Bilder zeigen das unverletzte, die mittleren das verletzte R\u00fcckenmark eines Zebrafisches; die unteren veranschaulichen, wie die Nervenzellen dank der Mikroroboter wachsen. \/ Quelle: ETH Z\u00fcrich <\/p>\n
10.06.2026 15:25<\/p>\n
Ein Forschungsteam der ETH Z\u00fcrich und der Universit\u00e4t Z\u00fcrich (UZH) zeigt einen neuen Weg zur Behandlung von R\u00fcckenmarksverletzungen: Steuerbare Mikroroboter bringen Stammzellen gezielt an den Ort der Sch\u00e4digung und f\u00f6rdern dort die Regeneration von Nervenzellen. In Tierversuchen verbesserte sich die Bewegungsf\u00e4higkeit dadurch deutlich. <\/p>\n
R\u00fcckenmarksverletzungen k\u00f6nnen f\u00fcr die Betroffenen verheerende Folgen haben, und die Nervenzellen im R\u00fcckenmark regenerieren sich nur selten nat\u00fcrlich. Oft verhindert eine Vernarbung das Nachwachsen von Nervenfasern. Moderne Therapien versuchen unter anderem, implantierte Stammzellen mithilfe von Elektrostimulation so zu beeinflussen, dass dadurch das Wachstum neuer Nervenzellen gef\u00f6rdert wird. Das hat verschiedene Nachteile: Es m\u00fcssen daf\u00fcr k\u00f6rperfremde Elektroden eingesetzt werden und die transplantierten Zellen \u00fcberleben nicht immer oder sie integrieren sich nur schlecht ins bestehende Gewebe.<\/p>\n
Zellen und Nanopartikel klug kombiniert<\/p>\n
Die Forschenden in Z\u00fcrich verfolgen einen neuen Ansatz, den sie in der Fachzeitschrift Nature Materials ver\u00f6ffentlicht haben. Ihre Kernidee besteht darin, dass sie therapeutische Stammzellen mit magnetoelektrischen Nanopartikeln so verbinden, dass sie diese dann mithilfe von externen Magneten genau an die richtige Stelle lenken und die Stammzellen dort stimulieren k\u00f6nnen.<\/p>\n
Die Forschenden haben dazu einen biohybriden Mikroroboter entwickelt. Biohybrid, weil er lebende, neurale Vorl\u00e4uferzellen (Neural Progenitor Cells, kurz NPC) mit einer technischen Komponente, speziellen Nanopartikeln kombiniert. Die Vorl\u00e4uferzellen werden aus sogenannten induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS-Zellen) gewonnen. Dabei handelt es sich um gew\u00f6hnliche K\u00f6rperzellen, die im Labor so ver\u00e4ndert werden, dass sie wieder die Eigenschaften von Stammzellen erhalten. Aus iPS-Zellen k\u00f6nnen sich verschiedene Zelltypen des Nervensystems entwickeln.<\/p>\n
Die Nanopartikel bestehen aus zwei Schichten: einem inneren Teil, der auf Magnetfelder reagiert, und einer \u00e4usseren Schicht, welche diese Reaktion in elektrische Signale umwandelt. Aus der Kombination dieser speziellen Nanopartikel und den Vorl\u00e4uferzellen fabrizieren die Forschenden die sogenannten NPC-Bots.<\/p>\n
Ein Labor in Chipgr\u00f6sse<\/p>\n
Die NPC-Bots stellen die Forschenden in speziellen Labors her \u2013 auf nur einem Quadratzentimeter. Eine graphische Darstellung veranschaulicht das Prinzip. \u00abIn der Mitte haben wir ein Reservoir platziert, in dem wir die Zellen einfangen. Dann injizieren wir die Nanopartikel und warten, bis sich die zwei Komponenten verbinden\u00bb, erkl\u00e4rt Professor Salvador Pan\u00e9 i Vidal vom Multi-Scale Robotics Lab der ETH Z\u00fcrich.<\/p>\n
Nach nur dreissig Minuten sind die rund sechs Mikrometer grossen NPC-Bots fertig. \u00abUm die Bots in grossen Mengen herzustellen, verwenden wir mehrere Lab-on-Chip-Systeme parallel\u00bb, erl\u00e4utert Hao Ye, Senior Scientist und Erstautor der Studie. Je nach Testvariante ben\u00f6tigen die ETH-Forschenden f\u00fcr zellbasierte Studien Hunderttausende und f\u00fcr Tierversuche mehrere Millionen Mikroroboter.<\/p>\n
Verletzte Zebrafische schwimmen wieder<\/p>\n
Das Team hat die NPC-Bots an R\u00fcckenmarksverletzungen bei Zebrafischlarven getestet. Dabei wurden die Mikroroboter exakt an die verletzte Stelle der Fische gespritzt und elektromagnetische Felder erzeugt. F\u00fcr Pan\u00e9 i Vidal war die Teamarbeit f\u00fcr das Gelingen des Experiments essenziell: \u00abStephan Neuhauss und Jingjing Zang an der Universit\u00e4t Z\u00fcrich haben \u00e4usserst wertvolle Arbeit geleistet. Sie erm\u00f6glichten es uns, in einem gut bekannten regenerativen System zu zeigen, wie schnell sich die Zellen mit unserer Methode differenzieren und unsere Bots das R\u00fcckenmark reparieren.\u00bb Nach nur drei Tagen zeigten die Zebrafische ein nahezu normales Schwimm- und Erkundungsverhalten.<\/p>\n
Die Forschenden testeten die NPC-Bots auch an M\u00e4usen mit einem vollst\u00e4ndig durchtrennten R\u00fcckenmark. Auch hier waren die Ergebnisse erfolgsversprechend: Nach 28 Tagen waren die Nervenzellen an der Verletzungsstelle bei den Tieren verbunden. Die behandelten M\u00e4use bewegten sich in dieser Zeit zunehmend besser \u2013 Gangbild, Schrittl\u00e4nge, Koordination und Erkundungsverhalten normalisierten sich deutlich.<\/p>\n
Dieses Resultat ist deshalb entscheidend, weil sich bei M\u00e4usen das R\u00fcckenmark \u2013 im Gegensatz zu dem der Zebrafische \u2013 normalerweise nicht regeneriert. Die Tiere vertrugen die Behandlung gut, es traten keine sch\u00e4dlichen Nebenwirkungen oder Immunreaktionen auf.<\/p>\n
Mit minimalinvasiver Stimulation zum Erfolg<\/p>\n
M\u00f6glich wurden diese Erfolge durch die elektrische Stimulation der Stammzellen, was deren Differenzierung nach der Transplantation besonders f\u00f6rdert. Dabei wandeln die Nanopartikel magnetische Signale direkt in elektrische Impulse um, welche die Stammzellen gezielt stimulieren. Bei den NPC-Bots m\u00fcssen die Forschenden nur externe Magnetfelder verwenden, die rund um die zu reparierende Stelle angeordnet werden. Im Gegensatz zu bisherigen Ans\u00e4tzen ben\u00f6tigt die Methode keine implantierten Elektroden oder Kabel. Dies ist wichtig, da das R\u00fcckenmark \u00e4usserst empfindlich ist. \u00abWir k\u00f6nnen durch die mikrorobotische Steuerung die Behandlung pr\u00e4ziser und minimalinvasiver machen\u00bb, fasst Hao zusammen.<\/p>\n
Magnetfelder eignen sich besonders gut, um Stammzellen zu stimulieren, weil sie das Gewebe leicht durchdringen und sich Frequenz sowie Feldst\u00e4rke flexibel an den jeweiligen Einsatz anpassen lassen. Nachdem die Vorl\u00e4uferzellen stimuliert wurden und sich zu Nervenzellen entwickelt haben, verschmelzen die NPC-Bots im Wesentlichen mit dem Gewebe. Die Forschenden erwarten, dass die Nanopartikel dank ihrer Bariumtitanat-Beschichtung stabil und wenig reaktiv sind. Weitere Studien sollen kl\u00e4ren, ob und wie die Partikel langfristig abgebaut oder ausgeschieden werden.<\/p>\n
Idee l\u00e4sst sich beliebig ausbauen<\/p>\n
Die Resultate aus den Tierversuchen sind \u00e4usserst vielversprechend. Bis die NPC-Bots im Menschen angewendet werden k\u00f6nnen, wird es aber noch l\u00e4nger dauern. \u00abNebst vielen klinischen Aspekten m\u00fcssen wir zuerst testen, welche Magnetfelder beim Menschen am besten funktionieren und wie lange die optimale Stimulationszeit ist\u00bb, erkl\u00e4rt Hao. Trotzdem denken die Forschenden bereits jetzt \u00fcber weitere Anwendungen nach: \u00abDie reproduzierbare und skalierbare Herstellung von Mikrorobotern mit unserem Lab-on-a-Chip-System zeigt, dass das Anwendungspotenzial der Plattform \u00fcber die Grundlagenforschung hinaus geht\u00bb, erl\u00e4utert Professor Pan\u00e9 i Vidal. Diese k\u00f6nnte zum Beispiel auch f\u00fcr die Kardiologie, die Onkologie, die Wundheilung und andere gezielte regenerative Therapien angepasst werden. So k\u00f6nnten auch diese Behandlungen dereinst sicherer, kontrollierbarer und wirksamer werden.<\/p>\n
Originalpublikation<\/p>\n
Ye H, Zang J, Zhu J, von Arx D, Zhao J, Pustovalov V, Mao M, Tang Q, Veciana A, Torlakcik H, Zhang E, Sevim S, Sanchis-Gual R, Gao Q, Chen X, Ahmed D, Sanchez-Vives M, Puigmart\u00ed-Luis J, Luo C, Nelson B, Neuhauss S, Pan\u00e9 S: Magnetoelectric Microrobots for Spinal Cord Injury Regeneration. Nature Materials 2026. DOI: 10.1038\/s41563-026-02625-3<\/a>.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Am ersten Tag und nach drei Tagen: Die oberen Bilder zeigen das unverletzte, die mittleren das verletzte R\u00fcckenmark…\n","protected":false},"author":2,"featured_media":164261,"comment_status":"","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":"","_share_on_mastodon":"0"},"categories":[17],"tags":[46,67,66,7133,45,44],"class_list":["post-164260","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","category-gesundheit","tag-ch","tag-gesundheit","tag-health","tag-indikationen","tag-schweiz","tag-switzerland"],"share_on_mastodon":{"url":"https:\/\/pubeurope.com\/@ch_de\/116735734007980578","error":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/164260","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=164260"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/164260\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/164261"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=164260"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=164260"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=164260"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}