■ [ MEDIZIN IM DIALOG ] Flexible Sonden leben länger Hirnimplantate | Freiburger Forscher haben auf Basis einer entzündungshemmenden Beschichtung ein langzeitstabiles Hirnimplantat entwickelt. Um Hirnströme direkt im Schädelinneren auszulesen und zu beeinflussen, sind komplexe neurotechnische Geräte nötig. Während es mittlerweile relativ einfach ist, diese zu implantieren, stellt es Forschende noch vor Herausforderungen, sie in lebenden Organismen für längere Zeit funktionsfähig zu halten. Einem Freiburger Forschungsteam ist es jetzt gelungen, eine Mikrosonde herzustellen, die mit Hilfe einer medikamentösen Beschichtung entzündungsfrei in Nervengewebe einwächst und noch nach zwölf Wochen volle Signalstärke liefert. „Die meisten bidirektionalen Neuroimplantate, die zur Messung und gleichzeitigen Stimulation eingesetzt werden, erkennt das Immunsystem nach einer Weile als Fremdkörper“, erklärt Christian Böhler vom Exzellenzcluster Brain Links-Brain Tools. Die Forscher konnten zeigen, dass flexible Mikrosonden aus Polyimiden Vorteile gegenüber Implantaten etwa aus Silizium bieten, jedoch können auch damit Entzündungsreaktionen auftreten. Der obere Teil der Abbildung zeigt eine vergrößerte Aufnahme der Mikrosonde. Unten: Querschnitt der Pedot-Beschichtung, in die ein entzündungshemmendes Medikament eingespeichert ist Am Tiermodell ließ sich nachweisen, dass diese Begleiterscheinungen durch eine Beschichtung der Elektroden auf dem Implantat auch nach längerer Zeit ausbleiben. Sie besteht aus dem Polymer Pedot, das Medikamente speichern und wieder freisetzen kann – in diesem Fall das entzündungshemmende Dexamethason. „Auf diese Weise können wir das Medikament direkt um das Implantat herum ausschütten, die Dosierung regulieren und den Zeitpunkt seiner Verabreichung bestimmen“, so Böhler. www.uni-freiburg.de Bild: Christian Böhler, Maria Asplund Interaktive Materialien Injizierbares Navigationssystem für Nervenzellen Magnetresonanztomographie Klarere Bilder bei der Mammographie Bild: J. Hillmer, DWI Wissenschaftler des DWI – Leibniz-Institut für Interaktive Materialien in Aachen haben ein injizierbares Gel entwickelt, das Nervenzellen als Leitsystem dienen kann. Eine extrazelluläre Matrix trägt zur korrekten räumlichen Struktur vieler Gewebe im menschlichen Körper bei. Um die Regeneration von beschädigtem Gewebe zu unterstützen, lässt sich temporär auch eine künstliche Gerüstmatrix anwenden. Feste Implantate haben den Nachteil, dass sie unverletztes Gewebe beschädigen können. Weiche, injizierbare Materialien bergen dagegen das Potenzial für eine minimal-invasive Therapie, die insbesondere für sensitive Gewebe wie das Rückenmark in Frage kommt. Bisher konnten solche Materialien die komplexen Strukturen natürlicher Gewebe jedoch nicht abbilden. Das neue, minimal-invasive Anisogel besteht aus zwei Gelkomponenten. Dies sind zunächst viele weiche, mikroskopisch kleine Gelstäbchen, die magnetische Nanopartikel enthalten. Mit Hilfe eines schwachen magnetischen Feldes können die Wissenschaftler die Gelstäbchen ausrichten. Dann fixieren sie diese, indem sie eine besonders weiche Gelmatrix vernetzen. Diese hält die Gelstäbchen an Ort und Stelle, auch wenn das Magnetfeld entfernt wird. In Zellkultur-Experimenten zeigten die Wissenschaftler, dass Nervenund Bindegewebszellen problemlos durch die Gelmatrix hindurchwandern und sich entlang der gebildeten Pfade orientieren. www.dwi.rwth-aachen.de Die Magnetresonanztomographie für Brustuntersuchungen wesentlich zu verbessern, ist das Ziel eines Forschungsprojektes, das vom Universitätsklinikum Freiburg geleitet wird. Dazu wird ein Zusatzgerät für die MRT entwickelt, das eine zehnfach stärkere Signaldifferenzierung erlaubt als aktuelle klinische MRT-Systeme. Zusätzlich zum üblichen, gleichmäßigen MRT-Magnetfeld soll diese Hochleistungsdiffusionssonde ein räumlich veränderliches Magnetfeld erzeugen. So wird es möglich, präzise zu berechnen, welche Veränderungen in einem verdächtigen Gewebe passiert sind. Das strahlungsfreie Verfahren könnte den Angaben zufolge langfristig die bisherige Standardmethode der Röntgenmammographien ergänzen oder sogar ersetzen. Grundlage der genutzten Bildgebung ist die diffusionsgewichtete MRT: Dabei wird die Bewegung von Wassermolekülen im Gewebe charakterisiert. www.uniklinik-freiburg.de 16 medizin&technik 03/2017
Tumorbehandlung Protonen-Minibeam schont gesundes Gewebe Mit der Protonen-Minibeam-Therapie ist an der Universität der Bundeswehr München ein neues Verfahren zur Tumorbehandlung entwickelt worden: Gesundes Gewebe bleibt dabei von Strahlung verschont. Die Protonenstrahlen werden in Kanälen appliziert, deren Durchmesser kleiner als 1 mm ist; das dazwischen liegende gesunde Gewebe kann die geschädigten Zellen effizient ersetzen. Experimentell untersucht wurde das Verfahren am Maier-Leibnitz-Laboratorium in Garching. Die Protonen werden im 15 m langen, 5 m hohen Tandembeschleuniger beschleunigt, in einem Vakuumrohr weitertransportiert und magnetisch um 90° umgelenkt. Dann sind die Ionen 30 m zum Protonenmikroskop unterwegs, wo die Bestrahlungen vorgenommen werden. www.unibw.de Cochlea-Implantation Roboter nimmt Kurs aufs Innenohr Bild: Artorg Center, Universität Bern Am Berner Inselspital ist die weltweit erste roboterassistierte Cochlea-Implanta - tion gelungen. Der hochpräzise Opera - tionsroboter wurde von Chirurgen und Ingenieuren des Inselspitals und des Artorg Center for Biomedical Engineering Research der Universität Bern entwickelt. Um ein Cochlea-Implantat in das Ohr eines tauben Patienten einzubringen, muss der Chirurg hinter der Ohrmuschel manuell einen exakten Zugang durch den Schädelknochen bis ins Innenohr herstellen; anschließend wird die Implantatelektrode in die Hörschnecke (Cochlea) eingebracht. Ziel war es zu untersuchen, ob computer- und robotergestützte Ansätze zu einem verbesserten, reproduzierbareren Operationsergebnis beitragen können. In Computertomographiebildern des Patienten wird zunächst ein Tunnel von hinter dem Ohr bis in die Cochlea definiert: Sein Durchmesser beträgt beim Eingang 2,5 mm, in der Cochlea 1,8 mm. Diese Trajektorie wird dann mit einem Roboter gebohrt, der auf wenige Zehntelmillimeter genau arbeiten muss. Drei Sicherheitssysteme greifen ineinander: Ein Kamerasystem misst die Positionen von Roboter und Patient und steuert die Roboterbewegungen. Über ein Kraftmesssystem werden die Bohrkräfte mit der Knochenstärke verglichen. Ein Nervenstimula - tionssystem sendet schwache elektrische Impulse und misst die Rückkopplungen. www.unibe.ch Profi tieren Sie von unserer einmaligen Branchenexpertise, mit der wir Ihr Projekt sicher zum Erfolg führen. Telefon: +49 211 5998 2222 E-Mail: firmenkunden@apobank.de www.apobank.de/firmenkunden 03/2017 medizin&tec hn i k 17
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