Neuartige Nanomaterialien zur Untersuchung und Reparatur des Gehirns
Das Nervensystem besteht aus Milliarden von Neuronen, die über winzige elektrische Ströme und Spannungen miteinander Signale austauschen. Fortschritte hinsichtlich intelligenter Materialien, Nanotechnologien und neuroelektrischer Hybriden eröffnen neue Wege zur Untersuchung, Reparatur und Verbesserung des Nervensystems. Diese neuen Forschungsrichtungen könnten genutzt werden, um Therapien für Hirnerkrankungen voranzubringen und um unser Grundlagenwissen zur Funktion des Nervensystems zu verbessern. Die Neuroelektronik ist nunmehr ein fest etabliertes wissenschaftliches Gebiet, das auf diesen Fortschritten bei Materialien und neuen Technologien aufbaut. Über das EU-finanzierte Projekt NAMASEN (Neuroelectronics and nanotechnology: Towards a multidisciplinary approach for the science and engineering of neuronal networks) richteten die Projektpartner ein multidisziplinäres virtuelles Institut ein, welches Fachwissen im Bereich der technologischen, neurobiologischen, industriellen und präklinischen Forschung umfasst. Das virtuelle NAMASEN-Institut beinhaltete ein Ausbildungsprogramm für Promovierte, welches die Grundlagenforschung und angewandte Forschung an der Schnittstelle zwischen den Neurowissenschaften und der Mikro-/Nanotechnologien abdeckt. Die Partner organisierten sechs Sommerakademien und Trainingsworkshops in ganz Europa. Nachwuchsforscher und erfahrene Wissenschaftler schlossen ihr externes Training an Partnereinrichtungen ab, die ebenfalls den Privatsektor beinhalteten. Darüber hinaus war das Institut darauf fokussiert, die Soft Skills der Forscher in wichtigen Bereichen wie dem Verfassen von Unterstützungsanträgen, Ethik, Präsentation und Networking zu verbessern. Den Unterfangen der Projektforscher blieb großer Erfolg beschert, sodass die Resultate in renommierten wissenschaftlichen Zeitschriften verbreitet wurden. Es wurden neue Anordnungen von Substrat-Mikroelektroden hergestellt, getestet und validiert und deren Oberflächenfunktionalisierung weiter optimiert, um eine bislang unerreichte neuronale Adhäsion und elektrische Signalübertragung zu erzielen. Parallel dazu definierten Forscher quantitative mathematische Modelle, welche die Eigenschaften des neuronalen Netzes, die aktivitätsabhängige (Neu-)Verschaltung und die elektrische Signalübertragung über künstliche Geräte beschreiben. Eine wichtige Errungenschaft war die Anpassung neuroelektronischer Technologien für ein Wirkstoff-Screening mit mittlerem Durchsatz im Bereich der Pharmaindustrie. Die Tätigkeiten im Zuge von NAMASEN führten zu mehr als 30 Publikationen in Peer-Review-Fachzeitschriften sowie zu 90 Beiträgen auf internationalen Konferenzen und Meetings. Das NAMASEN-Netzwerk hat die Karrieren der teilnehmenden Forscher vorangebracht und wird auch über das Ende des Projekts hinaus seine Aktivitäten fortsetzen. Dies spiegelt sich durch die Bildung neuer akademischer und industrieller Kooperationen sowie über den Start neuer Projekte wider, die unter dem Siebten Rahmenprogramm (RP7) und unter Horizont 2020 finanziert werden. Der biomedizinische Sektor und die Allgemeinheit werden letztlich von den erzielten Fortschritten im Bereich der Neuroprothetik und Wirkstoffentwicklung stark profitieren.
Schlüsselbegriffe
Neuronen, Neuroelektronik, Nervensystem, neuroelektrische Hybride, NAMASEN
