Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Werkzeuge für die Steuerung von Nervenzellen mit Licht

28.02.2018

Bundesforschungsministerium fördert Projekt zur Entwicklung von optischer Steuerung für bessere Medizinprodukte am Photonik-Inkubator Göttingen – TU Chemnitz ist Kooperationspartner.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat mit „OptoGenTech“ am Photonik Inkubator in Göttingen ein Projekt zur Entwicklung von implantierbaren Sonden für die optische Stimulation von Nervenzellen genehmigt. Die Technische Universität Chemnitz sowie die Universitätsmedizin Göttingen werden für die Entwicklungsarbeit gefördert.


Optisches Cochlea-Implantat (CI) für Schwersthörige. Das optische CI ist eine humanmedizinische Anwendung der Optogenetik und wird als LED Array – hier sichtbar als Kette blauer Lich

Foto: OptoGenTech

Dabei übernehmen das Zentrum für Mikrotechnologien (Prof. Dr. Karla Hiller) und die Professur Experimentelle Sensorik (Prof. Dr. Ulrich Schwarz) wichtige Beiträge zur Entwicklung der Sonden und der miniaturisierten Lichtquellen-Arrays. Ziel ist neben der Grundlagenforschung zudem die Ausgründung einer eigenständigen Firma. Dafür stellt das BMBF ca. 1,4 Mio. Euro für eine Laufzeit von zwei Jahren aus seiner Förderlinie „Photonik Forschung Deutschland“ bereit.

Licht kann Zellaktivitäten kontrollieren

Diese implantierbaren Sonden sind dringend benötigte „Werkzeuge“ für die bio-medizinische Forschung auf dem Gebiet der Optogenetik. Dieses hochaktive Forschungsfeld beschäftigt sich mit der lichtgesteuerten Kontrolle der Aktivität von Zellen, welche durch das Einbringen von genetischen „Schaltern“ durch Licht aktiviert oder gehemmt werden können. Inzwischen ist es nicht nur möglich, Nervenzellen mit Licht ein- und auszuschalten, sondern auch viele weitere Zellfunktionen optisch zu aktivieren.

Ein großer Vorteil gegenüber der elektrischen Stimulation, wie sie beim Herz- oder Hirnschrittmacher oder beim klassischen Cochlea-Implantat angewendet wird, ist, dass u. a. Nerven-Zellen mit Licht zelltyp-spezifisch und räumlich präzise adressiert werden können. Die optogenetische Steuerung erlaubt daher eine wesentlich genauere Kontrolle der Zellaktivität. Diese Fortschritte haben nicht nur in den Neurowissenschaften grundlegend neue Methoden für die Grundlagenforschung geschaffen, sondern öffnen auch langfristig neue Perspektiven für Medizinprodukte wie das Cochlea-Implantat – mit bisher unerreichbarem Potenzial.

In OptoGenTech werden miniaturisierte Lichtquellen-Arrays entwickelt, die als implantierbare Sonden die technologische Umsetzung der Optogenetik am lebenden Organismus ermöglichen. Diese Sonden sollen, zunächst für die Anwendung in der Grundlagenforschung, als integraler Bestandteil von Systemen mit Elektronik zur Ansteuerung und Signalaufbereitung, Softwarepaket und Infrastruktur für Verhaltensexperimente auf den Markt gebracht werden. Die Ansteuerung wurde im Rahmen des vom Europäischen Forschungsrates geförderten „OptoHear“ Projekts entwickelt.

Im Projekt wird auf zwei Typen von Sonden gesetzt: „Aktive Sonden“ mit miniaturisierten Mikro-LEDs auf flexiblen Trägern und „Passive Sonden“, bei denen Licht von Laserdioden über optische Polymer-Wellenleiter ins Gewebe geführt wird. Zum Ansatz der lokalen Anregung mit Mikro-LED-Arrays wurden bereits in den vom BMBF geförderten Projekten „Lichthören“ und „optical CI“ Prototypen entwickelt, sodass ein schneller Einstieg vor allem in den Forschungsmarkt erwartet wird.

Die Wellenleiter-Sonden haben den zusätzlichen Vorteil, dass die Halbleiter-Lichtquellen mit Ansteuerungselektronik räumlich vom Ort der Stimulation im Gewebe separiert sind. Damit schafft man mehr Freiheit bei den Materialien, die in direktem Kontakt mit dem zu stimulierenden Gewebe sind und kann die aktiven Bauelemente besser hermetisch verkapseln. Das ist eine Voraussetzung für medizinische Implantate, die – wie im Falle des optischen Cochlea-Implantats – über viele Jahre in der „elektronikfeindlichen“ Umgebung des menschlichen Körpers funktionieren müssen.

Hintergrund: Photonik Inkubator Göttingen

Am Photonik Inkubator werden Projekte aus Forschung und Entwicklung zur Marktreife gebracht. Weitere Informationen: www.photonik-inkubator.de

Kontakte:

Photonik Inkubator GmbH

Julia Liebing, Tel. 0551 30724-135, E-Mail liebing@photonik-inkubator.de

Universitätsmedizin Göttingen

Prof. Dr. Tobias Moser,Tel. 0551 39-8968/-22803, E-Mail tmoser@gwdg.de

Technische Universität Chemnitz

Prof. Dr. Ulrich Theodor Schwarz,Tel. 0371 / 531-30001, E-Mail ulrich.schwarz@physik.tu-chemnitz.de

(Autoren: OptoGenTech/Matthias Fejes)

Matthias Fejes / OptoGenTech | Technische Universität Chemnitz

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht LTE-V2X-Direktkommunikation für mehr Verkehrssicherheit
15.11.2018 | FOKUS - Fraunhofer-Institut für Offene Kommunikationssysteme

nachricht Elektronische Haut zeigt Weg nach Norden - HZDR-Forscher verleihen Menschen mit Sensoren Magnetsinn
15.11.2018 | Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Rasende Elektronen unter Kontrolle

Die Elektronik zukünftig über Lichtwellen kontrollieren statt Spannungssignalen: Das ist das Ziel von Physikern weltweit. Der Vorteil: Elektromagnetische Wellen des Licht schwingen mit Petahertz-Frequenz. Damit könnten zukünftige Computer eine Million Mal schneller sein als die heutige Generation. Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) sind diesem Ziel nun einen Schritt nähergekommen: Ihnen ist es gelungen, Elektronen in Graphen mit ultrakurzen Laserpulsen präzise zu steuern.

Eine Stromregelung in der Elektronik, die millionenfach schneller ist als heutzutage: Davon träumen viele. Schließlich ist die Stromregelung eine der...

Im Focus: UNH scientists help provide first-ever views of elusive energy explosion

Researchers at the University of New Hampshire have captured a difficult-to-view singular event involving "magnetic reconnection"--the process by which sparse particles and energy around Earth collide producing a quick but mighty explosion--in the Earth's magnetotail, the magnetic environment that trails behind the planet.

Magnetic reconnection has remained a bit of a mystery to scientists. They know it exists and have documented the effects that the energy explosions can...

Im Focus: Eine kalte Supererde in unserer Nachbarschaft

Der sechs Lichtjahre entfernte Barnards Stern beherbergt einen Exoplaneten

Einer internationalen Gruppe von Astronomen unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Astronomie in Heidelberg ist es gelungen, beim nur sechs Lichtjahre...

Im Focus: Mit Gold Krankheiten aufspüren

Röntgenfluoreszenz könnte neue Diagnosemöglichkeiten in der Medizin eröffnen

Ein Präzisions-Röntgenverfahren soll Krebs früher erkennen sowie die Entwicklung und Kontrolle von Medikamenten verbessern können. Wie ein Forschungsteam unter...

Im Focus: Ein Chip mit echten Blutgefäßen

An der TU Wien wurden Bio-Chips entwickelt, in denen man Gewebe herstellen und untersuchen kann. Die Stoffzufuhr lässt sich dabei sehr präzise dosieren.

Menschliche Zellen in der Petrischale zu vermehren, ist heute keine große Herausforderung mehr. Künstliches Gewebe herzustellen, durchzogen von feinen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Kalikokrebse: Erste Fachtagung zu hochinvasiver Tierart

16.11.2018 | Veranstaltungen

Können Roboter im Alter Spaß machen?

14.11.2018 | Veranstaltungen

Tagung informiert über künstliche Intelligenz

13.11.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Mikroplastik in Kosmetik

16.11.2018 | Studien Analysen

Neue Materialien – Wie Polymerpelze selbstorganisiert wachsen

16.11.2018 | Materialwissenschaften

Anomale Kristalle: ein Schlüssel zu atomaren Strukturen von Schmelzen im Erdinneren

16.11.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics