Flexible Implantate passen sich dem Gehirn an

Im Herbst haben Wissenschaftler in den USA Elektroden vorgestellt, die auf einem Träger aus Seide aufgebracht werden. Werden die Elektroden in den Körper implantiert, wird das organische Substrat mit der Zeit abgebaut. Jetzt haben sie die Implantate ersten Tests an Katzen unterzogen.

Gemeinschaftsprojekt

Die Elektroden selbst bestehen aus Metall und sind etwa 500 Mikrometer dick. Sie werden in größeren Anordnungen auf das Trägermaterial Seide aufgebracht und sollen dann ins Gehirn implantiert werden. Das Projekt ist eine Kooperation von Wissenschaftlern der Universität des US-Bundesstaates Illinois in Urbana-Champaign, der Universität des US-Bundesstaates Pennsylvania in Philadelphia und der Tufts Universität in Medford im Bundesstaat Massachusetts.

• 

Dünnfilmelektroden auf einem Modell des Gehirns (Foto: C. Conway und J. Rogers, Beckman Institute)

Vorteil der Elektroden auf dem flexiblen Träger aus einem Gemisch aus Seide und Polyimid sei, dass sie sich auch komplex gewölbten Oberflächen anpassten, dabei aber das Gewebe nur minimal beeinträchtigten, schreiben die Wissenschaftler in einem Aufsatz im britischen Fachmagazin Nature Materials.

Entzündungen vermeiden

"Ziel unserer Studie war, ultradünne Anordnungen zu entwickeln, die sich den komplexen Formen des Gehirns anpassen, und dabei Schäden am Gewebe und Entzündungen zu reduzieren", erklärt Brian Litt von der Universität von Pennsylvania. Da sich die Elektroden den Gehirnwindungen anpassen, sitzen sie zudem fester. Bewege sich das Gehirn im Schädel, was durchaus vorkomme, verrutsche das Implantat nicht.

Die Wahl fiel auf Seide als Trägermaterial, da sie flexibel und haltbar ist. Das ermöglicht es, die Elektroden aufzudrucken. Zudem kann die Seide so behandelt werden, dass sie entzündungshemmend wirkt. Im Körper beginnt Seide sich aufzulösen, sobald sie eingesetzt ist.

Mischgewebe

Die Wissenschaftler haben die Implantate zunächst an Modellen eines Gehirns getestet. Ein Anordnung besteht aus 30 Elektroden. Sie experimentierten mit Seide und Polyimiden als Trägermaterial und fanden schließlich heraus, dass ein Gewebe aus beiden sich am besten eignet. Tests der Implantate an Katzen zeigten, dass sich damit die Gehirnströme deutlich genauer messen lassen als mit herkömmlichen Elektroden, die starr und zudem noch deutlich dicker sind.

Ein mögliches Einsatzgebiet sind Epilepsie-Patienten: Mit Hilfe der Elektroden könnte ein Anfall zu Beginn erkannt und mit Hilfe von Impulsen gestoppt werden. Bei Patienten mit Lähmungen könnten die Elektroden dazu genutzt werden, Signale des Gehirns aufzunehmen, die dann an Muskeln oder Prothesen weitergeleitet werden.