Implantate aus Silizium und Seide

Elektronische Implantate werden im Körper abgebaut

Forscher in den USA haben Elektroden entwickelt, die ohne Schutzhüllen in den Körper eingesetzt werden können. Die Transistoren sitzen auf einem Substrat aus Seide, die vom Körper abgebaut wird.

Elektronische Implantate können wichtige Funktionen im Körper übernehmen, wie etwa Herzschrittmacher, oder Daten aus dem Körper liefern. Das Problem dieser Implantate ist, dass die elektronischen Teile umhüllt sein müssen, um sie vor dem Körper zu schützen. Eine Gruppe von Wissenschaftlern aus den USA hat eine Möglichkeit gefunden, implantierbare Elektroden zu bauen, die keine Schutzhülle brauchen und praktisch mit dem Körper verschmelzen.

Seide als Träger

Die Idee war, die Elektroden aus Silizium auf ein organisches Trägermaterial aufzubringen, das vom Körper aufgelöst wird. Ihre Wahl fiel auf Seide. Diese baut der Körper mit der Zeit ab. Zurück bleiben sehr kleine Elektroden, die wegen ihrer Größe keine Abwehrreaktionen auslösen.

Die Siliziumtransistoren sind etwa einen Millimeter groß und 250 Nanometer dick. Sie werden mit Hilfe eines Stempels auf einen dünnen, durchsichtigen Seidenträger aufgebracht, der dann in den Körper eines Tieres eingesetzt wird. Die Seide wird mit einer Kochsalzlösung getränkt, die dafür sorgt, dass das Körpergewebe die Seide annimmt.

Stabil, flexibel und abbaubar

Seide eigne sich sehr gut als Trägermaterial, sagt Fiorenzo Omenetto, Biotechnologe an der Tufts University in Medford im Bundesstaat Massachusetts, dem US-Wissenschaftsmagazin Technology Review. Sie ist zum einen recht stabil. Zum anderen passt sie sich, wenn sie mit Wasser getränkt wird, gut dem Gewebe an. Außerdem ist sie flexibel, was den Chirurgen beim Einsetzen die Arbeit erleichtert. Vor der Operation wird das Implantat zusammengefaltet und dann an Ort und Stelle entrollt.

Ist das Implantat eingesetzt, beginnt der Körper die Seide abzubauen. Dabei werden keine schädlichen Stoffe freigesetzt, weshalb die US-Arzneimittelzulassungsbehörde, die Food and Drug Administration (FDA), sie zugelassen hat. Seide wird bereits heute in der Medizin angewandt. Entsprechend verliefen auch die bisherigen Tests, die die Wissenschaftler in dem Fachmagazin Applied Physics Letters beschreiben. Bei den Implantaten, die sie Mäusen eingesetzt haben, sei es weder zu Abstoßungsreaktionen gekommen, noch hätten die Elektroden Ausfallerscheinungen gezeigt.

Eingeschränkter Einsatz

Heutige Implantate müssten mit einer Umhüllung geschützt werden. Außerdem bestehe die Elektronik aus starrem Silizium, erklärte Brian Litt, Neurologe von der Universität von Pennsylvania in Philadelphia. Das schränke ihre Einsatzmöglichkeiten im Körper ein.

Litt entwickelt medizinische Anwendungen für Elektroden auf Silizium-Seiden-Basis. Er glaubt, dass diese auf eine ganz neue Art und Weise mit dem Körpergewebe interagieren können. Dazu gehören beispielsweise Elektroden, die mit dem Nervensystem verbunden werden, oder Leuchtdioden (LED) auf Silizium-Seiden-Basis. Diese sollen, unter die Haut implantiert, Blutzuckerwerte anzeigen.