5. Mai 2025. Die Forschungsgruppe Technologies for Bioelectronics am Fraunhofer IZM unter der Leitung von Prof. Vasiliki (Vasso) Giagka hat gemeinsam mit der Technischen Universität Delft und weiteren Partnern zentrale Fortschritte bei der Entwicklung langzeitstabiler neuronaler Implantate erzielt. Ziel der Forschung war es, die Widerstandsfähigkeit integrierter Schaltkreise (ICs) auf Siliziumbasis in der korrosiven Umgebung des menschlichen Körpers zu verbessern.
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Die Ergebnisse, veröffentlicht in der Fachzeitschrift Nature Communications [1], zeigen, dass Siliziumchips unter physiologischen Bedingungen über lange Zeiträume hinweg stabil elektrisch funktionieren können. Eine Teilumhüllung mit PDMS (Polydimethylsiloxan) –erwies sich dabei als effektive Schutzbarriere gegen Körperflüssigkeiten. In beschleunigten In-vitro-Studien mit Hitze, Salzlösung und elektrischer Belastung blieben die Chips über einen längeren Zeitraum hinweg funktionstüchtig. Materialanalysen bestätigten: Während ungeschützte Bereiche Degradationserscheinungen aufwiesen, blieb die Struktur in PDMS-beschichteten Zonen weitgehend intakt.
Ergänzend dazu bewertete das Team in einer weiteren Veröffentlichung in Small [2] die Eignung von atomlagenabscheidenden (ALD) und hybriden Mehrschichtbeschichtungen für miniaturisierte Implantate. Die Untersuchungen zeigen, dass ultradünne ALD-Beschichtungen eine hohe Biostabilität bieten und somit eine vielversprechende Lösung für zukünftige bioelektronische Anwendungen darstellen.
Neuronale Implantate sind eine Schlüsseltechnologie zur Behandlung neurologischer Erkrankungen wie Parkinson oder klinischer Depression. Sie ermöglichen es, neuronale Signale zu stimulieren, zu blockieren oder aufzuzeichnen – vor allem im chronischen Einsatz. Die Langzeitstabilität der elektronischen Komponenten ist dabei eine zentrale Voraussetzung für den klinischen Erfolg.
Links zu den Veröffentlichungen:
[1] https://www.nature.com/articles/s41467-024-55298-4
[2] https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202410141
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Foto: Fraunhofer IZM
