Universität

3 Juli 2018IDM

Direkter Draht zum Gehirn

Ein Forscherteam der Uni Bozen hat in einem internationalen Kooperationsprojekt eine neue und kostengünstige Technologie für Bioelektroden entwickelt. Eine bahnbrechende Neuerung für die medizinische Diagnose und Rehabilitation – mit noch weit mehr Potential

Es ist das komplexeste menschliche Organ, das trotz intensiver Forschung immer noch viele Rätsel aufgibt: unser Gehirn. Einen Beitrag, um seine zahlreichen Mysterien besser zu lösen, leistet nun eine Entdeckung der Forschungsgruppe Nanoengineering an der Freien Universität Bozen. Das Team um Rektor und Universitätsprofessor Paolo Lugli und seinen Forschungsassistenten Aniello Falco hat im Rahmen des mit EU-Mitteln geförderten Olympia-Projekts Biosensoren zur Messung von Hirnaktivitäten entwickelt, die weit günstiger und verträglicher sind als bisher verfügbare Produkte. Damit kann der Blick ins Gehirn in medizinischen Bereichen wie der Epilepsieforschung oder der Rehabilitation noch weiter geschärft werden, wird die Arbeit auch im renommierten Wissenschaftsblatt Nature Scientific Reports gelobt. Doch auch abseits der Medizin lässt die innovative Technologie noch viel Spielraum offen, unterstreicht Paolo Lugli. „Wir denken bereits über andere Einsatzgebiete im Bereich der Sensortechnologie, der Präzisionslandwirtschaft und der intelligenten Textilien nach“, sagt der Co-Autor der vielbeachteten Studie und Rektor der Freien Universität Bozen. 

Materielle Revolution 

Den Durchbruch hat das Bozner Team gemeinsam mit Kollegen am Center for Synaptic Neuroscience des italienischen Technologieinstituts in Genua und des Imperial College in London durch den Einsatz eines Elektrodenhaftmaterials geschafft, das bisher nie im Bereich der Biosensorik verwendet  worden war: dem Photopolymer SU8, einem chemisch inerten Film, der durch einfaches ultraviolettes Licht weicher oder härter wird und sich daher leicht formen lässt. Er ersetzt das sonst übliche Klebematerial Chrom, mit dem die meist aus Gold bestehenden Bioelektroden auf Trägern wie Glas, Quarz oder biokompatiblem Kunststoff befestigt werden. 

Das Problem? Das Elektrodenhaftmaterial kommt mit menschlichen Zellen in Berührung und Chrom ist zytotoxisch, also wirkt als Zellgift. SU8 dagegen weist eine gute Verträglichkeit mit dem menschlichen Gewebe auf und haftet auch viel besser an Gold als Chrom oder Titan, erklärt Forscher Aniello Falco. Durch seine gute Formbarkeit erlaubt es darüber hinaus, die Elektroden beliebig zu gestalten. Dank dieser Eigenschaften können die nur wenigen Mikrometer großen Bioelektroden ohne Abstoßungsprobleme ins Gehirn implantiert werden, um dort die Gehirnaktivitäten wesentlich feiner zu messen, als dies derzeit über ein EEG möglich ist. 

(Aniello Falco und Paolo Lugli)

Bahnbrechend könnte diese technologische Neuerung laut Falco auch bei Operationen zu Wiederherstellung der Sehkraft bei Menschen mit beschädigter Netzhaut sein. „Durch den Film wird es möglich sein, Chips mit geringerer Abstoßungswahrscheinlichkeit unter den Sehnerv einzuführen, was die Arbeit von Ärzten und Biotechnologen bei der Wiederherstellung des beeinträchtigten Sehvermögens unterstützt", so der Forscher. Beim Einsatz von Prothesen könnte die Abstoßungswahrscheinlichkeit durch den Einbau von Chips mit Elektroden aus Gold und SU8 besser abgeschätzt werden. 

Kostengünstige Technologie

Ein zusätzlicher großer Vorteil der neuen Technologie? Sie kann ohne großen Kostenaufwand hergestellt werden. „Dieses Ergebnis ist Teil einer Forschungstätigkeit, bei der innovative Technologien entwickelt werden, die auf Druckvorgängen basieren“, erklärt Professor Paolo Lugli. Sprich: Die elektronischen Komponenten und Schaltkreise können wie bei einem herkömmlichen Inkjet-Drucker in einem einfachen fotolithografischen Verfahren auf Oberflächen wie Plastik, Glas oder Papier hergestellt werden. 

Für die Forscher ist das Projekt nicht zuletzt aufgrund seiner Adelung durch Nature ein voller Erfolg. „Es ist außergewöhnlich, dass wir all das direkt von Südtirol aus umgesetzt haben“, unterstreicht Aniello Falco. Einem äußerst stimulierenden Umfeld, mit einer gut aufgestellten Universität und viel Raum für Forschung – nicht zuletzt im jungen NOI Techpark, wo sein Labor künftig angesiedelt sein wird. 

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