Für neuartiges Elektrodenarray
Klee-Preis 2019 des VDE vergeben
Der Klee-Preis 2019 des VDE geht an Dr. Matthias Müller aus Frankfurt. Müller löse mit der Entwicklung eines neuartiges Elektrodenarray für den Einsatz in Nervenbündeln ein bislang schwer lösbares Problem in der medizinischen Forschung
Immer häufiger benötigen Patienten Medizingeräte, die mithilfe von elektrischen Impulsen die natürliche Körperfunktion unterstützen oder verloren gegangene Funktion wiederherstellen, wie zum Beispiel Herzschrittmacher, funktionelle Muskelstimulation oder Cochlea-Implantate. Hierfür sind Elektroden notwendig, die dauerhaft in den Körper des Patienten implantiert werden. Dr.-Ing. Matthias Müller von der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg hat in seiner Dissertation ein neuartiges Elektrodenarray für den Einsatz in Nervenbündeln beschrieben und dafür von der Deutschen Gesellschaft für Biomedizinische Technik im VDE (VDE|DGBMT) den mit 5000 Euro dotierten Preis der Stiftung der Familie Klee erhalten.
Denn mit seiner Forschung löse Müller ein bislang vorherrschendes Problem: Implantierbare Elektrodenarrays bestehen in der medizinischen Forschung häufig aus Materialien die nicht für chronische Studien am Menschen geeignet sind. Die Folge: Die Überführung in Medizinprodukte ist mit hohen Kosten und Zeitaufwand verbunden im Gegensatz zu Müllers Lösung. Müllers Elektrodenarray kommt in Nervenbündeln (interfaszikulär und intrafaszikulär) auf der Basis von Parylene C, einem Polymer mit hoher Biokompatibilität, zum Einsatz. In seiner Dissertation etablierte er ein Rapid Prototyping Verfahren mithilfe eines ultrakurzpuls Lasers und erreichte damit Strukturgrößen, die vergleichbar mit dem lithographisch hergestellten Pendant auf Basis von Polyimid sind. Der junge Wissenschaftler untersuchte dabei Parylene C auf seine in vitro Langzeitstabilität sowie in vivo Biokompatibilität. Hervoragende Stabilität und Biokompatibilität, vergleichbar mit Polyimid als Substratmaterial, bestätigten seine Wahl.
Der neu entwickelte Herstellungsprozess erlaubt eine Fertigung intrafaszikulärer Elektrodenarrays mit Elektrodenöffnungen auf Vorder- und Rückseite. Durch die intrinsischen schnellen Entwicklungs- und Fertigungszyklen konnte er das Elektrodendesign mit statistischer Versuchsplanung systematisch, hinsichtlich mechanischer Stabilität, optimieren. Die Funktionalität und Biokompatibilität der neuen Elektrodenarrays untersuchte Müller anschließend erfolgreich für bis zu drei Monate in vivo.
Anschließend evaluierte der junge Wissenschaftler die Beständigkeit der Elektroden anhand beschleunigter Alterung. Er charakterisierte und bewertete anhand elektrochemischer Messungen unterschiedlich prozessierte Elektrodenoberflächen. Eine in den Laserprozess integrierte neuartige Oberflächenstrukturierung führte dabei zu einer Vergrößerung der aktiven Oberfläche. Dadurch kann die übertragbare Ladung pro Stimulationspuls, bei gleichbleibender Biostabilität und Biokompatibilität, maximiert werden. (me)
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