Flexibles Hirnimplantat mit gefalteten Platinelektroden

Schwerhörigen und Gehörlosen, deren Innenohr ganz oder teilweise zerstört oder deren Hörnerv beschädigt ist, kann man mit klassischen Methoden gar nicht und mit bisherigen Hirnstamm-Implantaten nur sehr rudimentär helfen. Ein Team der Eidgenössischen Technischen Hochschule Luzern (EPFL) arbeitet daher mit US-Kollegen an einem weichen Implantat, das sich dem gewölbten Teil des Gehirns, das fürs Hören zuständig ist, perfekt anpasst. Damit sollen Patienten wieder hören können.

Sind Innenohr oder Hörnerv zu stark beeinträchtigt, bringen Hörgeräte oder Cochlea-Implantate nichts. Denn die elektrischen Audio-Signale müssten direkt in den Bereich des Gehirns übermittelt werden, der fürs Hören zuständig ist. Dafür gibt es zwar Hirnstamm-Implantate (ABI, auditory brainstem implant) Doch diese sind steif und lassen sich daher nicht richtig anpassen. Zudem können Patienten damit nicht wirklich hören, sondern nur Laute wahrnehmen.

Das Team um Stéphanie Lacour vom Laboratory for Soft BioElectronic Interface an der EPFL arbeitet daher mit Kollegen an der Harvard Medical School https://hms.harvard.edu sowie dem Lehrkrankenhaus Massachusetts Eye and Ear https://www.masseyeandear.org and dem neuen, weichen Implantat. Da sich dieses der Wölbung des Gehirns gut anpasst, kann es Audio-Signale wirklich genau platzieren, sodass der Patient damit wieder hören kann.

Gefaltetes Platin

Das Implantat hat Elektroden aus Platin, die die Signale auf den entsprechenden Teil des Gehirns übertragen. Eingebettet sind sie in Silikon. Die Wissenschaftler haben sich für Platin entschieden, weil dieses Edelmetall im klinischen Bereich schon umfassend genutzt wird, so Nicolas Vachicouras, der an der Ingenieursfakultät der EPFL promoviert hat und zum Entwicklerteam gehört. Doch ist Platin spröde, sodass es zerbricht, wenn man es verbiegt. Diese Hürde nahmen die Forscher, indem sie auf die japanische Papierschneide- und -falttechnik Kirigami zurückgriffen, allerdings schnitten sie das Metall nicht, sondern ätzten Formen hinein. Die Dicke liegt im Mikrometerbereich. Derart behandelt, erwies sich das Platin als flexibel.

Die Wissenschaftler haben das Implantat, dessen Oberfläche nur 0,25 Quadratmillimeter groß ist, bereits erfolgreich an Mäusen getestet. Jetzt arbeiten sie an einem größeren Gerät, das zum Gehirn des Menschen passt und mit den heute gebräuchlichen Operationstechniken eingepflanzt werden kann. Der Konstruktionsansatz könnte auch jenseits des Gehörs Anwendung finden. Die Elektroden lassen sich auch bei anderen Neuroprothesen nutzen, wie beispielsweise für solche, die das Rückenmark, das Gehirn oder Nerven in anderen Bereichen des Körpers stimulieren sollen. (pte/ Kempkens)

https://www.epfl.ch/en