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Die Erfindung der EPFL-Ingenieure verschwindet nach einer Weile rückstandslos im Körper und lässt natürliches Gewebe nachwachsen, wie die ETH Lausanne am Freitag mitteilte. Ausserdem können diese Implantate in Blutgefässe von Patienten eingesetzt werden statt ins Gehirn. Invasive Operationen können vermieden werden.
Das erste Hindernis, mit dem die Ingenieure konfrontiert wurden, betraf die kurze Lebensdauer biologisch abbaubarer Materialien, die ihre Einsatzmöglichkeiten einschränkt. «Die biologisch abbaubaren neuronalen Schnittstellen, die derzeit entwickelt werden, funktionieren nur einige Tage lang. Das schränkt die Anwendungsmöglichkeiten stark ein», sagt Diego Ghezzi, Professor an der School of Engineering der EPFL und Inhaber des Medtronic-Lehrstuhls für Neuroengineering.
Das von Ghezzis Team entwickelte neuronale Interface besteht vollständig aus Polymeren, die sich nach einigen Monaten auf natürliche Weise abbauen. Es kann daher in mittel- bis langfristigen Anwendungen wie der Überwachung epileptischer Aktivität oder der Unterstützung der Neurorehabilitation nach einer Verletzung eingesetzt werden.
Die Ingenieure fanden auch heraus, dass das umgebende Gewebe auf natürliche Weise nachwächst, sobald das Implantat verschwunden ist. «Das ist anders als bei den meisten Implantaten, die (...) nicht mit dem Gewebe interagieren», sagt Ghezzi.
Ins Blutgefäss statt ins Hirn
Das Team wollte auch ein Gerät entwickeln, das ohne eine grössere Operation implantiert werden kann. Konventionelle neuronale Schnittstellen werden direkt im Gehirn platziert, und die winzigen Elektroden, die sie enthalten, stimulieren oder zeichnen die Gehirnaktivität auf. Diese Geräte werden etwa zur Behandlung von Parkinson, Epilepsie und Zwangsstörungen sowie zur Erforschung des Gehirns eingesetzt.
Das von Ghezzi und seinen Kollegen entwickelte Implantat macht eine invasive Operation überflüssig, da es in ein Blutgefäss des Patienten implantiert werden kann. «Wir haben unser Implantat nach dem Vorbild von Stents entwickelt, die zur Erweiterung von Arterien und Venen verwendet werden», sagt Adele Fanelli, Doktorandin in Ghezzis Labor. «Der chirurgische Eingriff ist mittlerweile Routine, und die Erholungszeit ist kurz.»
Das neuronale Interface der EPFL kann mit dem Gehirn kommunizieren, muss aber nicht in direktem Kontakt mit dem Nervensystem stehen. Da es aus Polymeren und nicht aus Metall besteht, ruft es keine starken Entzündungsreaktionen hervor.
Die Ergebnisse des Teams wurden in «Biomaterials and Advanced Materials Technologies» veröffentlicht.
*Fachpublikationslink https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admt.202100176