Biotechnica 2013 in Hannover

Die Technische Universität Ilmenau und das IMMS Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme stellen erste Ergebnisse des gemeinsamen Forschungsprojekts 3DNeuroN vor. Mit der Technischen Universität Tampere, Finnland, und der ETH Zürich, entwickeln die Forscher ein neues dreidimensionales Low-Power- und Low-Noise-Multi-Sensorarray. Dieses soll die Aktivität von Nervenzell-Netzwerken erfassen und anregen. Das therapeutische Ziel ist es, die Heilung von Nervenzellgewebe, das durch Krankheit oder Verletzung geschädigt wurde, gezielt zu steuern. 3DNeuroN soll Impulse für die  Forschung und Entwicklung in der Neurologie und Neuroprothetik geben und Unternehmen adressieren, die im Bereich neuronaler Funktionsersatz und Therapie an Lösungen für  Cochlea- und Retina-Implantate  sowie für die kortikale Tiefenstimulation arbeiten.

Hierzu wird im Projekt ein 3D-Array-System mit 800 Sensoren aufgebaut – 80 davon arbeiten auch als Aktoren. Mit dem System kann das Nervenzellen-Netzwerk und dessen elektrophysiologisches Verhalten in drei Dimensionen aufgezeichnet, analysiert und stimuliert werden. Die TU Ilmenau entwickelt eine 3D-Sensormatrix (10x10x8) im Mikrometerbereich und Signalverarbeitungsmethoden zur 3D-Analyse. Das IMMS  übernimmt im Auftrag der TU Ilmenau Entwurf und Herstellung der 800-kanäligen Sensor- und Aktor-Mikrochips.

Erstmalig werden die Verbindungen zwischen Sensoren und biologischem Gewebe kapazitiv statt galvanisch aufgebaut. So können ungewollte elektrische Ströme in Folge elektrochemischer Spannung verhindert und damit die Biokompatibilität des Arrays gesichert werden. Zudem wird durch die neue räumliche Matrixstruktur der Sensoren eine nahezu natürliche Umgebung für das Wachstum von Nervenzellen hergestellt. Bisherige Elektrodenarrays ermöglichten nur flächiges Wachstum. Dank ihrer bidirektionalen Funktionalität können die Sensoren nicht nur die Aktivität von Zellen erfassen, sondern diese auch stimulieren. Mit dem Mikrochip wird es erstmals möglich, kontinuierlich die Signale von 800 Sensoren gleichzeitig auszulesen, rauscharm zu verstärken und das Gewebe mit äußerst geringer Leistungsaufnahme anzuregen.  

Das Projekt wird von der EU unter dem Kennzeichen 296590 gefördert.

Weitere Informationen finden Sie unter

www.biotechnica.de und

www.forschung-fuer-die-zukunft.de