Neuartige Technologie für medizinische Implantate
Medizinische Implantate werden weit verbreitet eingesetzt, um Seh- oder Hörprobleme nach Verletzungen zu reparieren. Neben Netzhautdegeneration und beschädigter Cochlea können solche rekonstruktive Ansätze auch verwendet werden, um traumatische Rückenmarksverletzungen, arzneimittelresistente Epilepsien, psychiatrische Erkrankungen und chronische neurodegenerative Erkrankungen zu behandeln. Diese Geräte verbinden lebendes Gewebe mit künstlich hergestellten elektronischen Systemen. Ziel des EU-geförderten Projekts NEUROCARE (Neuronal nanocarbon interfacing structures) war es, innovative Netzhaut-, kortikale und Cochlea-Implantate zu schaffen. Hierfür verbesserte das Konsortium die Schnittstellenbildung zwischen den elektronischen Implantaten und lebenden Zellen unter Verwendung von billigen, auf Kohlenstoff basierenden Materialien, sie dich für medizinische Implantate gut eignen. Diese Materialien setzen vor allem auf nanokristalline Diamantdünnfilme und Graphenschichten, bieten eine breite Palette von elektronischen Eigenschaften und sind biologisch inert und physikalisch robust. Das Konsortium stellte erfolgreich flexible Graphen-Mikroelektroden her und verwendete Diamantbeschichtungen in Elektrophysiologie-Mikroelektroden-Arrays, Cochlea-implantierbaren Elektroden und Netzhautimplantaten. Das Design der Vorrichtungen wurde von 2D- auf 3D-Strukturen hochskaliert und ihre Biokompatibilität wurde in vivo an Tiermodellen untersucht. Insgesamt zeigen die vorgeschlagenen nanostrukturierten 3D-Materialien eine um zwei Größenordnungen verbesserte Leistung und verringern den Geräuschpegel. Diese Erhöhung der Auflösung ist wünschenswert, um die Spezifität zu verbessern, mit der das Implantat mit dem Netzwerk von Zellen in einem Gewebe interagieren könnte. Die nanobioelektronischen Geräte von NEUROCARE werden sich nicht nur für die medizinische Behandlung von Seh-, Hör- und Bewegungsstörungen eignen, sondern auch für die pharmakologische in vitro-Forschung. Diese bedeutende Studie ebnete den Weg für neuartige implantierbare Arrays von Elektroden, um es so zu ermöglichen, Nervengewebe in vivo stimulieren zu können.
Schlüsselbegriffe
Medizinische Implantate, retinal, Cochlea, neuronal, nanokristalliner Diamant, Graphen
