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Graphen und die neue Technologie der Neuralprothesen
Die aufkommende Technologie der Neuralprothesen hat die Macht, das Menschsein zu verändern. Die Möglichkeit, Elektroden in Augen, Ohren, Wirbelsäule oder sogar das Gehirn zu implantieren, hat das Potenzial, degenerative Erkrankungen zu überwinden, gebrochene Körper zu heilen und sogar unsere Sinne mit übermenschlichen Fähigkeiten zu verbessern.
Doch trotz zahlreicher Versuche mit in den menschlichen Körper implantierten elektronischen Geräten stehen noch viele Herausforderungen bevor. Das Problem besteht darin, dass die meisten dieser Vorrichtungen auf Siliziumsubstraten basieren, die hart, starr und scharf sind. Das sind normalerweise keine Eigenschaften, die gut zu Weichgewebe passen.
Folglich kann jede kleine Bewegung dieser Geräte nahegelegenes Gewebe beschädigen und im schlimmsten Fall Narbengewebe bilden. Darüber hinaus kann die heiße, nasse und salzige Umgebung im Inneren des Körpers elektronische Komponenten beschädigen und ihre Lebensdauer verkürzen.
Was natürlich benötigt wird, ist ein flexibles Substrat, das auch mit menschlichem Gewebe biokompatibel ist. Jetzt sagen Lucas Hess und seine Freunde von der Technischen Universität München, dass sie das ideale Material gefunden haben – Graphen. Heute skizzieren sie ihre Pläne für neuronale Prothesen auf Graphenbasis und die Experimente, die sie bereits durchgeführt haben, um ihre Biokompatibilität zu testen.
Graphen ist ideal, weil Carbon Chicken Wire nur ein einziges Atom dick und damit hochflexibel ist. Es wird auch durch Kohlenstoffbindungen zusammengehalten, die zu den stabilsten gehören, die Chemikern bekannt sind. Das heißt, es sollte im menschlichen Körper relativ stabil sein.
Graphen hat aber noch einen weiteren Vorteil. Hess und Freunde haben gezeigt, wie man damit Transistoren herstellen kann, die von der Lösung, in der der Transistor sitzt, angesteuert werden. Mit anderen Worten, die natürlichen Körperflüssigkeiten, die diese Prothesen umgeben, bilden einen integralen Bestandteil ihrer Funktion.
Sogenannte Solution-Gated-Transistoren reagieren viel empfindlicher auf elektronische Veränderungen in ihrer Umgebung als herkömmliche Silizium-Bauelemente. [Graphen-basierte] Bauelemente ... übertreffen aktuelle Technologien in Bezug auf ihre Gate-Empfindlichkeit bei weitem, sagen Hess und Co.
Diese Jungs haben begonnen, Graphen-Schnittstellen mit verschiedenen Zellen wie retinalen Ganglienzellen zu testen, und berichten, dass Graphen eine ausgezeichnete Biokompatibilität hat.
Natürlich liegen funktionierende neuronale Prothesen auf Graphenbasis noch in der Zukunft. Aber Europa hat vor kurzem angekündigt, in den nächsten zehn Jahren 1 Milliarde Euro in die Graphenforschung zu investieren. Wenn dies keinen bedeutenden Fortschritt in diesem Bereich erkauft, wird dies auch nicht der Fall sein.
Ref: arxiv.org/abs/1302.1418 : Graphen-Transistoren für die Bioelektronik