Die Forschungsgruppe BioMaterial Engineering arbeitet an der Entwicklung von Elektrodenmaterialien für aktive Implantate sowie gleichzeitig an Herstellungsverfahren von Implantaten aus diesen Materialien. Die von uns untersuchten Materialien beinhalten Nanocomposite, Mikroelektronik für implantierbare Elektronik in ECoGs sowie Strategien zur Einkapselung von Implantaten zur chronischen Anwendung. 3D Druck von medizinischem Silikon wird für die Anwendung in medizinischen Geräten entwickelt. Außerdem wird an der Entwicklung von Sensoren zur in-vivo-Anwendung sowie Krümmungsaktuatoren gearbeitet.
Die Arbeitsgruppe ist über eine Brückenprofessur mit dem Leistungszentrum Translationale Medizintechnik am Fraunhofer ITEM verbunden. Über diese Zusammenarbeit werden Tests zu Biokompatibilität und andere Prüfungen sowie Dokumentationen gemäß DIN/ISO 13485 realisiert.
Entzündungsreaktionen sind eine häufige Begleiterscheinung nach Implantationen. Mit einem Sensor zur Detektion von Entzündungsmarkern am Entstehungsort, beispielsweise direkt auf dem Cochleaimplantat, könnten diese Infektionen direkt behandelt werden. Dies wird durch das Aufbringen einer biodegradablen Schicht aus molekular geprägten Polymeren (MIPs) ermöglicht, mit der die Entzündungsmarker, durch Änderung der Impedanz an den jeweiligen Elektrodenkontakten, erkannt werden. Durch die Verwendung eines biodegradablen Materials löst sich die MIPs-Beschichtung nach und nach auf und der Elektrodenkontakt kann für die eigentliche Stimulation der Nervenzellen im Innenohr verwendet werden. Anhand einer Messung der Infektionsmarker soll dem Arzt die Möglichkeit gegeben werden, die Infektion gemäß ihrer Ausprägung zu behandeln.
Der 3D-Druck ist aus der Forschung mittlerweile nicht mehr wegzudenken. Da Silikon in der Implantatforschung ein gängiges Material ist, wurde in dieser Arbeitsgruppe ein 3D-Drucker für den Druck von medizinischem Silikon entwickelt. Durch die Verwendung eines Lasers ist das Drucken von Silikon und Leiterbahnen in unterschiedlichsten Formen möglich.
Die Funktionen des 3D-Druckers werden außerdem durch ein Pick-and-Place-System erweitert um eine hybride Fertigungsplattform zu erhalten. Dadurch können Silikonstrukturen sowie die Integration von elektronischen Bauteilen Bauteilen gedruckte Polymersubstrate wie Silikon erfolgen.
Cochlea Implantate werden kontinuierlich weiterentwickelt um den Höreindruck zu verbessern und Insertionstraumata zu verhindern. Eine dieser Optimierungen ist der vorgekrümmte Elektrodenschaft. Wir haben einen Aktuator auf der Basis von Hydrogel und Silikon entwickelt, der den Elektrodenschaft erst nach der Insertion in das Innenohr krümmt. Durch Variation des Hydrogelanteils kann die Krümmung patientenindividuell eingestellt werden.
Alle Materialien die wir für die Implantatenwicklung nutzen werden auf ihre Biokompatibilität gemäß ISO 10993 untersucht. Dazu gehört das Zellwachstum und Zellmorphologie, sowie Stoffwechsel und die toxikologische Bewertung bei unseren Partnern.
Materialien in Implantaten stehen unter hohem mechanischen, chemischen und ggf. auch elektrischen Stress. Die Dauer bis zum Eintritt eines Schadensfalls in der rauen Umgebung des menschlichen Körpers, kombiniert mit dem Stress durch die jeweilige Anwendung, wird bei uns sowohl experimentell als auch in numerischen Modellen ermittelt. Die daraus resultierenden, verifizierten Schadensmodelle können genutzt werden, um die Anzahl an Tests und damit auch die Kosten bei der Implantatentwicklung zu reduzieren.
Publikationen:
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Sekretariat
Nadja Hasselberg
(0)511 532 1549
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Vorlesung:
Mikrokunststofffertigungstechnik an der Leibniz Universität Hannover