Organische Elektronik in der Medizin – ein Trendbericht

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Hauchdünne, leitende Polymerfolie ermöglicht verträgliche Bauteile

Ein Forscherteam um Prof. George Malliaras von der École des Mines de Saint-Étienne, Frankreich hat daher eine hauchdünne, leitende Polymerfolie entwickelt. Das als Neuro-Grid bezeichnete Flies schmiegt sich wie eine Frischhaltefolie an unebene Flächen, zum Beispiel auf die stark gefurchte Oberfläche des Gehirns. Zwar enthält diese Folie auch noch leitende Metallkomponenten, jedoch sind diese 200-fach dünner als bei herkömmlichen Sonden.

Dass diese Folie trotzdem die gleiche Signalqualität aus dem Gehirn aufnehmen kann, wie herkömmliche Sonden, verdankt sie einer besonderen Eigenschaft der leitenden Polymere. Diese sind nicht nur für elektrischen Strom empfindlich – also für Aktionspotentiale von Nervenzellen – sondern ebenfalls für elektrisch geladene Ionen.

Ionen sind ein wesentliches Kommunikationselement in biologischen Systemen. Die leitende Polymerfolie wirkt also wie ein Verstärker weil sie ein breiteres Feld der biologischen Kommunikation aufnehmen und an die metallbasierten Leiterbahnen weitergeben kann.

Sinneseindrücke an das Gehirn übertragen

Diese Folie soll in Zukunft zum Beispiel dabei helfen, das Gehirnareal zu lokalisieren, welches bei Epilepsiepatienten einen Anfall auslöst. Bei Betroffenen, die durch kein Medikament Linderung erfahren, wird heute mit Hilfe einer temporär implantierten Tiefen Hirnsonde oder mit Streifen- und Folien-Sonden mit vielen Elektroden auf der Hirnoberfläche diese Lokalisation durchgeführt.

Im Idealfall kann das Areal operativ entfernt und damit die Epilepsie geheilt werden. Bei zwei Epilepsiepatienten wurde bisher die neue Folie parallel zu den etablierten Tiefe Hirnsonden eingesetzt. Es stellte sich heraus, dass die Folie sehr präzise Nervenpotentiale messen kann und damit eine bessere Lokalisation des betroffenen Areals ermöglicht als dies mit bislang als Medizinprodukt zugelassenen Folien der Fall ist.

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Die Hector Fellow Academy

Die Hector Fellow Academy ist eine junge Wissenschaftsakademie, die sich als interdisziplinäres Netzwerk für Spitzenforschung versteht. Sie wurde im Dezember 2013 gegründet und bietet exzellenten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus den MINT-Bereichen sowie aus Medizin und Psychologie eine Plattform zum fachübergreifenden Austausch. Darüber hinaus fördert sie aussichtsreiche Nachwuchswissenschaftler im Umfeld der Hector Fellows. Ziel der Akademie ist es, über Forschungseinrichtungen und Fächergrenzen hinweg zukunftsweisende Forschungsprojekte in neuen wissenschaftlichen Fragestellungen anzustoßen, um zur Lösung gesellschaftlicher Herausforderungen beizutragen.

www.hector-fellow-academy.de

Das Konzept der ultradünnen, anschmiegsamen und leitenden Folie eignet sich nicht nur dafür Signale zu registrieren und weiterzuleiten – also auch zur Steuerung von Prothesen – sondern ebenso für die Übertragung von äußeren Reizen an das Nervensystem. Daher entwerfen Forscher Konzepte für eine Handprothese, die mit einer ähnlich strukturierten sensiblen Folie umhüllt ist. Damit wären vielfältige Sinneseindrücke an das Gehirn übertragbar.

Auch Patienten mit Retinitis Pigmentosa, deren Lichtsinneszellen durch eine Erbkrankheit nach und nach absterben, sollen in Zukunft von neuartiger organischer Elektronik profitieren. Ein Team um Prof. Karl Leo von der Universität Dresden entwickelt gemeinsam mit der Arbeitsgruppe um Prof. Eberhart Zrenner vom Werner Reichardt Centrum für Integrative Neurowissenschaften in Tübingen neue polymerbasierte Bauteile für Retina-Implantate. Dieses Projekt, das von der Hector Fellow Academy gefördert wird, zielt darauf, die Lebensdauer der Implantate deutlich zu verlängern und den Seheindruck zu verbessern.

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