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CochleaAnwenderbericht

Wissenschaftler haben auf Basis der 3D Mikrofabrikation von Mikrostrukturen von Nanoscribe ein neuartiges Cochlea Implantat entwickelt. Mittels 3D-Druck hergestelle Mikrostrukturen geben über kleinste Strukturen Steroide ab. Damit bringen die Forscher erstmals ein hochpräzises 3D gedrucktes Steroid Reservoir und ein 2D MEMS basiertes Elektrodenarray für die Herstellung neuer Cochlea-Implantate zusammen. Das Cochlea-Implantat Design wurde zur Senkung der Restgehör Schädigung durch ein Elektroden Einführungstrauma konzipiert.

Laut der Weltgesundheitsorganisation (WHO) hören ca. 466 Millionen Menschen schlecht und damit leiden über 5 % der Weltbevölkerung an Hörverlust. Bei manchen Patienten ist ein schwerer Hörverlust auf geschädigte Haarzellen im Innenohr zurückzuführen. Bei dieser Erkrankung lässt sich der Hörnerv mit Cochlea-Implantaten stimulieren. Das Cochlea Implantat ist eine Hörgerät für das Ohr von Gehörlosen und Ertaubten, deren Hörnerv als Teilorgan der auditiven Wahrnehmung noch funktionsfähig ist.

Ein internationales Team von Bio-Wissenschaftlern des Bio-Microrobotics Laboratory of the Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST) entwickelte in Zusammenarbeit mit der Microsystems Lab of the Swiss Federal Institute of Technology Lausanne (EPFL) und der Ajou University ein neuartiges Cochlea-Implantat. Es schützt das verbliebene Hör-Vermögen der Patienten vor einer Schädigung durch die Einführung von Elektroden.

Mit den Photonic Professional-Systemen von Nanoscribe haben die Wissenschaftler poröse Mikrostrukturen hergestellt. Diese wurden auf einem Elektrodenarray montiert. Sie haben nachgewiesen, dass die Cochlea-Implantate den Hörnerv stimulieren. An Meerschweinchen haben die Forscher gezeigt, dass die 3D-gedruckten Mikro-Reservoirs Steroide konstant lokal freisetzen und so nachweislich das Restgehör schützen können.

Hochpräzise 3D Mikrostrukturen für Cochlea Implantat

Cochlea ImplantatDas Cochlea Elektrodenarray mit Mikrostrukturen ist ein flexibles 2D Elektrodenarray auf Basis der mikroelektromechanischen Systemtechnik MEMS. Es soll die elektrische Stimulation des Hörnervs im Gehirn auslösen. Die MEMS basierte Elektrode wurde mit mehreren einzelnen mikroskopisch porösen 3D Strukturen aufgebaut, die Steroide enthalten und gezielt freisetzen.

Die hochpräzisen 3D-Mikrostrukturen wurden mittels Zwei-Photonen Polymerisation unter Verwendung des Solution Set Medium Features hergestellt. Damit ließen sich die porösen Strukturen in Mikrometergröße herstellen. Der vielseitige 3D-Druck von Nanoscribe ermöglichte die geometrisch exakte Herstellung der Mikrostrukturen mit den erforderlichen Abmessungen und die Beschichtung einer großen, porösen Oberfläche mit Steroiden.

Mikro 3D-Druck in der Biowissenschaft

Die Vielfältigkeit der 3D-Mikrofabrikation ermöglicht die Materialisierung komplexer mikrostrukturierter Teile mit außerordentlicher Präzision. Die Mikroteile können entsprechend der Anforderungen in den Biowissenschaften beliebig gestaltet werden. Zellgerüste, Mikrostents oder Mikronadeln lassen sich so herstellen. Auch Druckmaterialien haben einen großen Einfluss auf die Eigenschaften der finalen 3D-Druck Objekten. Mit Blick auf die Anforderungen der Mikrofabrikation erforscht Nanoscribe die verschiedensten Material Zusammensetzungen und entwickelt u. a. biokompatible Fotolacke.


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