Gegen Parkinson & Co.

Nano-Platin für neurologische Implantate

Normale Bewegungen ohne Zittern oder Verkrampfung – das erlauben Hirn-Schrittmacher unter anderem Menschen mit Parkinson-Erkrankung. Hohe Qualität und Langzeitstabilität der implantierten Elektroden sind hierbei essenziell, um Folgeoperationen möglichst zu minimieren.

Bildquelle: JL G auf Pixabay

Dazu wollen Forscher der Universität Duisburg-Essen (UDE) die Implantate mit Metallnanopartikeln beschichten und dadurch den Kontakt zwischen Implantat und Gewebe verbessern. Mit dabei ist Dr. Brian Giera vom Livermore National Laboratory (USA), derzeit als Mercator Fellow an der UDE. Im Projekt „Beschichtung von Neuroelektroden mit Nanopartikeln durch Elektrophoretische Deposition“, das durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft gefördert wird, arbeiten Wissenschaftler der Technischen Chemie I mit Kollegen der Medizinischen Hochschule Hannover zusammen.

Vieles dreht sich dabei um die „Elektrophoretische Deposition“ (EPD): Hierbei werden die winzigen Drähte der Elektroden – weniger als 1 mm im Durchmesser – in eine Flüssigkeit getaucht, die Platin-Nanopartikel enthält. Wird anschließend ein elektrisches Feld angelegt, setzen sich die Partikel hauchdünn auf der Oberfläche der Elektroden ab und verbessern den Kontakt zum Hirngewebe: Der elektrische Widerstand des Implantats sinkt, der Strom erreicht die Nervenzellen besser, die Batterie hält länger, und so sind weniger Folgeoperationen nötig.

Für Menschen mit einschränkenden Bewegungsstörungen verbessert die tiefe Hirnstimulation ihre Lebensqualität erheblich. Dies gilt insbesondere bei schwerwiegenden Fällen, in denen Medikamente nicht mehr helfen. Um die EPD und damit die Qualität der Beschichtung weiter zu verbessern, wird nun das Wissen aus verschiedenen Fachdisziplinen zusammengeführt.

portrait of brian giera
Dr. Brian Giera
Quelle: privat

Dazu arbeiten die Forscher mit Dr. Brian Giera vom kalifornischen Lawrence Livermore National Laboratory zusammen, der ab dem 28. November bereits zum zweiten Mal für einen Monat an der UDE ist. Der 34-Jährige ist ein weltweit führender Experte auf dem Gebiet der computergestützten Simulation dieser Prozesse.

Gemeinsam will man die EPD bis ins Detail verstehen: Wie ändert sich beispielsweise die Anordnung der Partikel auf der Elektrodenoberfläche, wenn man ihre Ausgangskonzentration verändert? Welchen Einfluss hat die Stärke des angelegten elektrischen Feldes? „Wenn wir diese Zusammenhänge kennen, können wir das Verfahren gezielt steuern“, erklärt Dr. Christoph Rehbock, Leiter der Forschungsgruppe „Nano-Bio-Materialien“ innerhalb der Technischen Chemie. „Wir können dann über die Art der Beschichtung den Widerstand der Elektroden einstellen.“

„Ich freue mich, an einem derart interdisziplinären und internationalen Kooperationsprojekt mitzuwirken, in dem Experten aus der Physik, Chemie und Medizin eng zusammenarbeiten“, so Giera.


Quelle: Universität Duisburg-Essen (UDE)

28.11.2019

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