Home Forschung & Bildung 3D-Druck von weichen und flexiblen Hirnimplantaten

3D-Druck von weichen und flexiblen Hirnimplantaten

Forscher und Ingenieure am Massachusetts Institute of Technology (MIT) nutzen den 3D-Druck, um weiche, flexible Gehirnelektroden aus einem leitfähigen, flüssigen Polymermaterial zu entwickeln.

Im Rahmen ihrer Forschungsarbeiten zum 3D-Drucken von leitfähigen Polymeren arbeiten die Ingenieure des MIT an der Entwicklung weicher neuronaler Implantate, die sich an die Formen des Gehirns anpassen und die Aktivität über längere Zeiträume überwachen, ohne das umliegende Gewebe zu belasten.

Hirnimplantate, die typischerweise aus Metall bestehen, können Entzündungen und die Bildung von Narbengewebe verursachen. Die Verwendung von 3D-gedruckter flexibler Polymerelektronik kann potenziell eine weichere, sicherere und schnellere Alternative zu bestehenden Elektroden auf Metallbasis zur Überwachung der Hirnaktivität darstellen. Daher könnte die Forschung auch für die Entwicklung von Hirnimplantaten nützlich sein, die neurale Regionen stimulieren, um Symptome von Epilepsie, Parkinson und schweren Depressionen zu lindern.

In der kürzlich veröffentlichten Studie skizziert das MIT-Forschungsteam unter der Leitung von Xuanhe Zhao eine Methode zum 3D-Drucken neuronaler Sensoren und anderer elektronischer Geräte, die so weich und flexibel wie Gummi sind. Die Forschung konzentriert sich auf leitende Polymere, die eine Klasse von Polymeren mit intrinsischer elektrischer Leitfähigkeit darstellen. Sie werden kommerziell als antistatische Beschichtungen verwendet, da sie alle elektrostatischen Ladungen, die sich auf Elektronik und anderen statisch anfälligen Oberflächen aufbauen, effektiv ableiten können.

In dem Beitrag stellen die Forscher eine 3D-druckbare leitfähige Polymer-Tintenlösung auf der Basis von Poly(3,4-ethylendioxythiophen)-Polystyrolsulfonat (PEDOT:PSS) vor. Normalerweise handelt es sich um eine flüssigkeitsähnliche leitende Polymerlösung, die Nanofasern enthält, welche die leitenden Eigenschaften des Materials gewährleisten. Das MIT-Team wandelte die Substanz in ein dickeres Material um, das eher einer “zähflüssigen Zahnpasta” ähnelt, um sie 3D-druckbar zu machen, wobei die inhärente elektrische Leitfähigkeit des Materials erhalten bleibt.

Um die PEDOT:PSS-Lösung mit dem 3D-Druck kompatibel zu machen, musste das Material gefriergetrocknet werden, wobei die Flüssigkeit entfernt wurde und eine trockene Matrix aus Nanofasern zurückblieb. Diese Nanofasern wurden dann mit einer Lösung aus Wasser und einem organischen Lösungsmittel, das sie zuvor entwickelt hatten, gemischt, um ein mit Nanofasern eingebettetes Hydrogel zu bilden.

Die komplette Arbeit findet man unter dem Titel “3D printing of conducting polymers” und kann kostenlos hier abgerufen werden.

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