de.wedoany.com-Bericht: Ein Forschungsteam der Pennsylvania State University hat kürzlich einen Durchbruch erzielt und eine Methode zur Herstellung weicher Gehirnelektroden mittels 3D-Druck entwickelt. Diese Elektroden können die einzigartige Oberflächengeometrie einzelner Patienten präzise anpassen und zielen darauf ab, die neurologische Überwachung bei neurodegenerativen Erkrankungen zu verbessern. Die verwandten Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Advanced Materials“ veröffentlicht und konzentrieren sich auf die Lösung des langjährigen Problems, dass herkömmliche starre Elektroden nicht an die komplexe Faltentopologie des Gehirns angepasst werden können.
Da die Faltung der Großhirnrinde jedes Menschen – also die Anordnung von Gyri und Sulci – erheblich variiert, ist eine ideale Anpassung mit Elektroden universeller Form oft schwierig. Tao Zhou, korrespondierender Autor der Studie und Assistenzprofessor an der Penn State University, erklärt dazu: „Die Gehirnstruktur jedes Menschen ist unterschiedlich und hängt von Faktoren wie Größe, Gewicht, Alter und Geschlecht ab. Dennoch versuchen wir, neuronale Schnittstellen am Gehirn anzubringen, als ob sie alle dieselbe Struktur hätten. Das hat uns dazu motiviert, maßgeschneiderte Elektroden basierend auf der individuellen Gehirnstruktur zu erstellen.“ Um dieses Ziel zu erreichen, setzte das Team 3D-Drucktechnologie zur Verarbeitung von Hydrogel-Materialien ein und entwarf eine von Bienenwaben inspirierte Geometrie, um die Flexibilität der Elektroden mit ihrer strukturellen Festigkeit in Einklang zu bringen.
Im Herstellungsprozess erfassten die Forscher zunächst detaillierte Daten der neuronalen Struktur der Patienten mittels MRT-Scans, erzeugten dann mit Software ein maßgeschneidertes Elektrodenmodell und vollendeten die Herstellung mit Direkt-Tintenschreibtechnologie. In der Testphase druckte das Team basierend auf MRT-Daten von 21 Patienten Gehirnmodelle. Tests zeigten, dass diese Hydrogelelektroden eine nahezu perfekte elektrische Konnektivität aufweisen und das weiche Gehirngewebe nicht schädigen. In einem 28-tägigen Versuch mit Rattenmodellen lösten diese mittels 3D-Druck hergestellten Elektroden keine Immunreaktion aus und zeigten eine stabile Leistung.
Mit der signifikanten Verbesserung der Signalqualität und Zuverlässigkeit plant das Forschungsteam, diese Technologie in die klinische Anwendung zu bringen. Tao Zhou sagte: „Die Personalisierung der Elektroden zur Anpassung an die spezifische Gehirnstruktur verbessert ihre Zuverlässigkeit erheblich. Weil sie sich besser an das Gehirn anpassen, verbessert sich auch die Signalqualität selbst deutlich.“ In Zukunft wird das Team das Elektrodendesign weiter optimieren, um in klinischen Umgebungen eine leistungsstarke technologische Unterstützung für die Überwachung und Behandlung spezifischer Hirnerkrankungen zu bieten und das Potenzial der 3D-Drucktechnologie im Bereich der Präzisionsmedizin weiter auszuschöpfen.
Dieser Artikel wurde von Wedoany übersetzt und bearbeitet. Bei jeglicher Zitierung oder Nutzung durch künstliche Intelligenz (KI) ist die Quellenangabe „Wedoany“ zwingend vorgeschrieben. Sollten Urheberrechtsverletzungen oder andere Probleme vorliegen, bitten wir Sie, uns unverzüglich zu benachrichtigen. Wir werden den entsprechenden Inhalt umgehend anpassen oder löschen.
E-Mail: news@wedoany.com
