Das Forscherteam von Ingenieuren und Neurowissenschaftlern der Universität Sheffield (UK), der Staatlichen Universität St. Petersburg (Russland) und der Technischen Universität Dresden (Deutschland) will die Technologie, das Gehirn mit Computern zu verbinden, einen Schritt weiter an die Realität heranbringen. Veröffentlicht wurde die Studie im Journal Nature Biomedical Engineering, die Leitung des Projekts haben Prof. Ivan Minev (Department of Automatic Control and Systems Engineering, Universität Sheffield) und Prof. Pavel Musienko (St. Petersburg State University) inne.

Mit Hilfe des 3D-Drucks lassen sich Prototypen von Implantaten viel schneller und kostengünstiger herstellen. Sie lassen sich außerdem leicht an bestimmte Bereiche innerhalb des Nervensystems anpassen.

Mit Hilfe des 3D-Drucks lassen sich Prototypen von Implantaten viel schneller und kostengünstiger herstellen. Sie können außerdem leicht an bestimmte Bereiche innerhalb des Nervensystems angepasst werden. Afanasenkau/Minev

Das Nervenimplantat wurde zur Stimulation des Rückenmarks von Tiermodellen mit Rückenmarksverletzungen verwendet und könnte nun zur Entwicklung neuer Behandlungsmethoden für menschliche Patienten mit Lähmungen eingesetzt werden. Die Proof-of-Concept-Technologie hat in der Studie gezeigt, dass sie auch gut auf die Oberfläche eines Gehirns, des Rückenmarks, peripherer Nerven und Muskeln passt und somit Möglichkeiten bei anderen neurologischen Erkrankungen eröffnet.

Das menschliche Gehirn über eine neuronale Schnittstelle mit einem Computer zu verbinden, ist ein Ziel vieler Forscher in Wissenschaft, Technik und Medizin. Die Innovation auf diesem Gebiet wird jedoch durch die enormen Kosten und die lange Entwicklungszeit für die Herstellung von Prototypen behindert, die für die Erforschung neuer Behandlungsmethoden benötigt werden. Die Technologie verspricht ein großes Potenzial für neue medizinische Behandlungen von Verletzungen des Nervensystems auf der Grundlage einer Fusion von Biologie und Elektronik. Die Vision stützt sich auf Implantate, die kleinste elektrische Impulse im Gehirn und im Nervensystem wahrnehmen und liefern können.

3D-Druck beschleunigt Forschung

Das Team hat gezeigt, wie mit Hilfe des 3D-Drucks Prototypen von Implantaten viel schneller und kostengünstiger hergestellt werden können, um die Forschung und Entwicklung in diesem Bereich zu beschleunigen. Die Implantate können leicht an bestimmte Bereiche oder Probleme innerhalb des Nervensystems angepasst werden.

Mit der neuen Technik kann ein Neurowissenschaftler einen Entwurf in Auftrag geben, den das Ingenieurteam in ein Computermodell umformen kann, das die Anweisungen an den Drucker weiterleitet. Der Drucker trägt dann eine Palette biokompatibler, mechanisch weicher Materialien auf, um den Entwurf zu realisieren. Das Implantat lässt sich schnell ändern, so dass Neurowissenschaftler ihre Ideen für mögliche Behandlungen schneller und kostengünstiger testen können. Ivan Minev, Alumni der BIOTEC, TU Dresden, jetzt als Professor an der Universität Sheffield, sagte: „Die Forschung, die wir an der TU Dresden begonnen haben und hier in Sheffield fortführen, hat gezeigt, wie der 3D-Druck genutzt werden kann, um Prototypen von Implantaten mit einer Geschwindigkeit und zu Kosten herzustellen, wie es bisher nicht möglich war, und das alles unter Beibehaltung der Standards, die für die Entwicklung eines nützlichen Geräts erforderlich sind.“ Ziel des Teams ist es jetzt, in die Klinik zu gehen und Neurochirurgen die Möglichkeit der personalisierten Medizin zu eröffnen.