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Neuroelektronische Schnittstellen und In Vivo Sensoren

 

Neuroelektronische Schnittstellen, Cochlea-Implantate

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Neuroelektronische Schnittstellen, also beispielsweise die Stimulationelektroden des Cochlea-Implantats für das Innenohr oder Elektroden für die Tiefenhirnstimulation, stellen den Übergang der Signalübertragung vom elektrischen ins biologische System dar. Die elektrochemische Analyse dieser Elektroden ist der Schlüssel für langlebige und funktionstüchtige Implantate.
 
 

Mittels neuartiger elektrochemischer Methoden ist es uns gelungen Stimulationelektroden in leistungsfähige elektrochemische Mikrosensoren zu verwandeln, sowohl im Gehirn als auch im Innenohr. Somit können über Standardimplantate beispielsweise Sauerstoffänderungen vor Ort in Echtzeit gemessen werden. Nebendem ist die Stabilität solcher Edelmetallelektroden, insbesondere mit Blick auf Langzeitimplantation, von zentraler Bedeutung. Wir analysieren die Elektrodenstabilität mit elektrochemischen Methoden und kombinieren sie mit Methoden der Korrosionsanalyse.

  • Weltin, A.; Kieninger, J.; Urban, G. A.; Buchholz, S.; Arndt, S.; Rosskothen-Kuhl, N. Standard Cochlear Implants as Electrochemical Sensors: Intracochlear Oxygen Measurements in Vivo. Biosens Bioelectron 2021, 199, 113859. https://doi.org/10.1016/j.bios.2021.113859
  • Weltin, A.; Ganatra, D.; König, K.; Joseph, K.; Hofmann, U. G.; Urban, G. A.; Kieninger, J. New Life for Old Wires: Electrochemical Sensor Method for Neural Implants. J Neural Eng 2020, 17 (1), 016007. https://doi.org/10.1088/1741-2552/ab4c69
  • Weltin, A.; Kieninger, J. Electrochemical Methods for Neural Interface Electrodes. J Neural Eng 2021, 18 (5), 052001. https://doi.org/10.1088/1741-2552/ac28d5
 

In Vivo Sensoren

Nadelförmige Mikrosensoren zum Einstechen ins Gewebe ermöglichen die schnelle und genaue Untersuchung der biochemischen Mikroumgebung direkt vor Ort. Unsere Sensorstreifen erlauben die Integration verschiedener Bio- und Chemosensoren.

Eine robuste Sensortechnologie über flexible Folien sowie variable Geometrien ermöglichen vielfältige Einsatzgebiete. Damit kann beispielsweise die Dynamik von Neurotransmittern wie Glutamat im Gehirn gemessen werden oder der Energiestoffwechsel über Glucoseverbrauch und Lactatproduktion unter der Haut. 

  • Weltin A, Kieninger J, Enderle B, Gellner A-K, Fritsch B, Urban GA. Polymer-based, flexible glutamate and lactate microsensors for in vivo applications. Biosens Bioelectron 2014, 61. https://doi.org/10.1016/j.bios.2014.05.014
  • Weltin A, Kieninger J, Urban GA. Microfabricated, amperometric, enzyme-based biosensors for in vivo applications. Anal Bioanal Chem 2016, 408, 17, 4503-4521. https://doi.org/10.1007/s00216-016-9420-4
     
 

 
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