Neue Technologie für bessere Netzhaut-Implantate und Synapsen: Biochip im Auge

Ein internationales Team von Wissenschaftlern hat einen bioelektronischen Chip entwickelt, der die Funktionen der Netzhaut im Auge nachahmt. Das Team, angeführt von Francesca Santoro vom Forschungszentrum Jülich, hat diesen Biochip entwickelt, um zukünftig Störungen im Körper und im Gehirn zu behandeln. Die Ergebnisse ihrer Forschung wurden in der renommierten Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

Der Chip wurde von einem Team aus Wissenschaftlern des Forschungszentrums Jülich, der RWTH Aachen, des Istituto italiano di tecnologia und der Universität Neapel entwickelt. Er basiert auf leitenden Polymeren und lichtempfindlichen Molekülen und imitiert die Funktionen der Netzhaut und der Sehbahnen.

Die Entwicklung von Biochips, die die Funktionen des menschlichen Körpers nachahmen, ist ein wichtiger Schritt in Richtung der Verbindung von Mensch und Maschine. Bereits heute nutzen Menschen Herzschrittmacher zur Behandlung von Rhythmusstörungen und Cochlea-Implantate, um ihr Hörvermögen zu verbessern. Netzhaut-Implantate ermöglichen es Menschen mit nahezu vollständiger Blindheit, zumindest teilweise Sehfähigkeit zurückzuerlangen.

Der entwickelte Biochip könnte dazu beitragen, eine verbesserte Integration von Netzhaut-Implantaten in den menschlichen Körper zu ermöglichen. Im Vergleich zu herkömmlichen, starren Silizium-Halbleitern, die ausschließlich mit Elektronen arbeiten, kann dieser Chip effektiver in biologische Systeme integriert werden. Er besteht ausschließlich aus organischen Komponenten und ist verformbar.

Der Chip arbeitet mit Ionen, also geladenen Atomen oder Molekülen, und imitiert die Funktionen der Netzhaut und der Sehbahnen. Körperzellen nutzen vor allem Ionen, um spezifische Prozesse zu regulieren und Informationen auszutauschen. Der Chip kann auch als künstliche Synapse fungieren, indem er die Leitfähigkeit des verwendeten Polymers durch Lichteinstrahlung kurz- und langfristig verändert.

Das Forscherteam plant nun, die Bauteile des Chips mit biologischen Zellen zu verbinden und mehrere einzelne Bauteile miteinander zu verknüpfen. Ihr Ziel ist es, nicht nur eine künstliche Retina zu entwickeln, sondern auch weitere bioelektronische Chips, die mit dem menschlichen Körper interagieren können, insbesondere mit den Zellen des Nervensystems.

Die Verwendung von Biopolymeren ermöglicht es, die komplexe Struktur der menschlichen Nervenzellen mit ihren zahlreichen Dendriten nachzubilden. Dies ist von Bedeutung, da echte Nervenzellen eine Präferenz für solche verzweigten dreidimensionalen Strukturen haben und dadurch enge Verbindungen zu den künstlichen Zellen herstellen können.

Die Anwendungsmöglichkeiten des Chips sind vielfältig. Er könnte verwendet werden, um echte Neuronen zu analysieren und Informationen auf zellulärer Ebene auszutauschen. Zudem könnten damit Fehler bei der Verarbeitung und Weiterleitung von Informationen behoben werden, die bei neurodegenerativen Krankheiten wie Parkinson oder Alzheimer auftreten können. Darüber hinaus könnte der Chip auch als Verbindungsglied zwischen künstlichen Gliedmaßen oder Gelenken dienen und als Hardware für künstliche neuronale Netze verwendet werden.

Francesca Santoro und ihr Team arbeiten weiterhin daran, die dreidimensionale Struktur der Nervenzellen nachzubilden und ihre Funktionen, wie die Informationsverarbeitung und -speicherung, zu imitieren. Ihr Ziel ist es, eine Computertechnologie zu entwickeln, die das Gehirn in all seinen Ebenen nachahmt und somit eine verbesserte Integration von Mensch und Maschine ermöglicht.

Schlagwörter: Biochip + NetzhautImplantate + Bioelektronische Chips

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