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Körper erstmals Energiequelle für ein Gerät

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Erstmals ist es gelungen, ein elektrisches Gerät durch das Ohr alleine zu betreiben. Wissenschaftler der Harvard University Medical School haben einen natürlichen elektrochemischen Gradienten in den Zellen des Innenohres eines Meerschweinchens genutzt, um einen kabellosen Sender bis zu fünf Stunden lang zu betreiben. Diese Technik könnte eines Tages eine autonome Energiequelle für Gehirnimplantate oder Cochlea-Implantate ermöglichen.

Nervenzellen nutzen die Bewegung von positiv geladenen Natriumionen und negativ geladenen Kaliumionen, um über einen Membran einen elektrochemischen Gradienten zu schaffen, der neurale Signale steuert. Manche Zellen in der Cochlea verfügen über die gleiche Art von Gradient, der dafür eingesetzt wird, die Vibrationen des Trommelfells in elektrische Signale umzuwandeln, die das Gehirn verstehen kann. Eine der größten Herausforderungen bei der Nutzung eines derartigen elektrischen Potenzials ist, dass die so entstehende Spannung winzig ist. Sie entspricht nur dem Bruchteil einer normalen Batterie.

Implantat liefert Energie für Radiosender

Laut der leitenden Wissenschaftlerin Tina Stankovic sei dieses Potenzial des menschlichen Ohres bereits seit 60 Jahren bekannt. Bis jetzt habe allerdings niemand versucht, es zu nutzen. Die Forscher haben jetzt einen elektronischen Chip entwickelt, der mehrere winzige Elektroden mit einem geringen Leitungswiderstand enthält, die einen kleinen Teil dieser elektrischen Aktivität nutzen können. Die Fähigkeit zu hören wird dadurch nicht beeinträchtigt.

Das Implantat wurde in das Innenohr von Meerschweinchen eingesetzt und die Elektroden auf beiden Seiten der Zellmembrane der Cochlea befestigt. An den Chip wurde ein Radiosender mit geringem Energieverbrauch angeschlossen. Das Gerät benötigte am Anfang eine kurze Starthilfe durch Funkwellen. Danach war es aber bis zu fünf Stunden in der Lage, den Sender in Betrieb zu halten. Tests ergaben, dass die Tiere keine Probleme beim Hören hatten.

Beweis für biologische Energiequelle erbracht

Das Gerät funktioniert und eignet sich derzeit gut für einen kurzfristigen Einsatz. Längerfristig könnte der Einsatz von Elektroden im Inneren des Ohres jedoch zu Schädigungen führen. Laut NewScientist sollen die Elektroden in einem nächsten Schritt weiter verkleinert werden. Stankovic betonte, dass mit der in Nature Biotechnology http://www.nature.com/nbt veröffentlichte Studie bewiesen sei, dass biologische Energiequellen existieren, die bis heute noch nicht wirklich erforscht sind. "Eine sehr futuristische Idee könnte es sein, Energie aus einzelnen Zellen mit einem ähnlichen Ansatz nutzbar zu machen."

Michaela Monschein | Quelle: pressetext.redaktion
Weitere Informationen: hms.harvard.edu

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