Meeresbewohner als Vorbild für neue Elektroden
Ein Biopolymer wechselt je nach Umgebung von starr auf weich und könnte sich für Hirnimplantate eignen.
Forscher an der Case Western University haben ein Biopolymer entwickelt, das schnell zwischen einem starren und flexiblen Zustand wechseln kann. Dabei haben sie sich vom Meeresbewohner Seegurke inspirieren lassen. Das neue Material wird weich, sobald sich ein wasserbasiertes Lösungsmittel in der Nähe befindet, und sofort wieder steif, sobald das Lösungsmittel verdunstet ist, berichtet das Technologiemagazin Technology Review in seiner Online-Ausgabe. Christoph Weder, Forschungsleiter und Professor für Makromolekularwissenschaften an der Hochschule, glaubt, dass ein solches Material sich beispielsweise für implantierbare Elektroden eignen könnte, mit denen Hirnaktivitäten über einen langen Zeitraum aufgezeichnet werden. Im Vergleich zu starren Komponenten bestünde dann eine geringere Vernarbungsgefahr.
Eine der größten Herausforderungen bei der Entwicklung von Hirnimplantaten, die etwa gelähmten Patienten helfen können, ist stets das Material der Elektroden – gewöhnlich handelt es sich um ein Metall. Ein solch sprödes und steifes Konstrukt kann jedoch mit der Zeit zu Gewebeschäden führen. Das dann entstehende Narbengewebe stellt eine Gesundheitsgefährdung dar und beeinträchtigt die Aufzeichnung der Messwerte.
Um das Problem zu überwinden, suchten Weder und sein Team nach biokompatiblen Materialien, die von einem festen in einen flexiblen Zustand wechseln können. Das ideale Modell war dabei die erwähnte Seegurke. Wenn diese sich über den Meeresboden bewegt, sorgt ihre biegsame Struktur dafür, dass sie sich problemlos über Löcher und Spalten hinwegheben kann. Spürt der Meeresbewohner jedoch Gefahr, bildet er sofort einen steifen Panzer, der Angreifer abwehren soll. Forscher fanden heraus, dass die Haut der Seegurke aus einem ultrafeinen Netzwerk aus Zellulosefasern besteht, den so genannten Barthaaren. Im Abwehrmodus geben die umgebenden Zellen Moleküle ab, die dafür sorgen, dass die Barthaare sich plötzlich aneinander binden – es entsteht ein starrer Schild. Diesen Aufbau kopierte Weder nun und bediente sich dabei der ähnlichen Zellulosefasern des Seegurken-Verwandten Manteltier, die er mit einem Kunststoff kombinierte.
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(bsc)
