Wissenschaftler entwickelten mit Hilfe von Nanoscribes 3D-Mikrofabrikation ein neuartiges Cochlea-Implantat, welches über kleinste Strukturen Steroide abgibt. Zum ersten Mal bringen Forscher ein hoch-präzises 3D-gedrucktes Steroid-Reservoir und ein 2D MEMS-basiertes Elektrodenarray für die Herstellung eines neuen Cochlea-Implantat zusammen. Dieses Design wurde zur Senkung der Schädigung des Restgehörs durch ein Elektroden-Einführungstrauma konzipiert.
Laut der Weltgesundheitsorganisation (WHO) leiden über 5% der Weltbevölkerung – ca. 466 Millionen Menschen – an Hörverlust [1]. Bei manchen Patienten ist schwerer Hörverlust auf geschädigte Haarzellen im Innenohr zurückzuführen. In diesen Fällen kann der Hörnerv mit Cochlea-Implantaten stimuliert werden. 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 Ajou University und der Microsystems Lab of the Swiss Federal Institute of Technology Lausanne (EPFL) ein neuartiges Cochlea-Implantat, mit dem das verbliebene Hör-Vermögen der Patienten vor einer Schädigung durch die Einführung von Elektroden geschützt werden kann.
Mit den Photonic Professional-Systemen von Nanoscribe stellten die Wissenschaftler poröse Mikrostrukturen her, die auf einem Elektrodenarray montiert wurden. Die Forscher haben gezeigt, dass dieses Cochlea-Implantat erfolgreich den Hörnerv stimulieren kann. Darüber hinaus konnte an Meerschweinchen gezeigt werden, dass die 3D-gedruckten Mikro-Reservoirs Steroide konstant lokal freisetzen und so nachweislich das Restgehör schützen können.
Die Wissenschaftler stellten ein innovatives Cochlea-Elektrodenarray mit Mikrostrukturen vor: Sie stellten ein flexibles 2D-Elektrodenarray auf Basis der mikroelektromechanischen Systemtechnik (MEMS) her, das die elektrische Stimulation der Hörnervs auslösen soll. Die MEMS-basierte Elektrode wurde mit mehreren einzelnen mikroskopisch porösen 3D-Strukturen aufgebaut, die Steroide enthalten und gezielt freisetzen, um das Restgehör zu schützen.
Die hochpräzisen 3D-Mikrostrukturen wurden mittels Zwei-Photonen Polymerisation unter Anwendung des Solution Set Medium Features hergestellt. Damit gelang es den Wissenschaftlern, die porösen Strukturen in Mikrometergröße herzustellen. Dieser vielseitige 3D-Druckansatz ermöglichte es, die Mikrostrukturen exakt mit den erforderlichen Abmessungen und Geometrien herzustellen und damit eine große, poröse Oberfläche mit Steroiden zu beschichten.
Die Vielfältigkeit der 3D-Mikrofabrikation ermöglicht die Materialisierung komplexer mikrostrukturierter Teile, die eine außerordentliche Präzision aufweisen. Diese Mikrokomponenten können beliebig gestaltet werden um die Anforderungen in den Biowissenschaften zu erfüllen, z.B. für Zellgerüste, Mikrostents oder Mikronadeln. Auch Druckmaterialien haben einen großen Einfluss auf die Eigenschaften der finalen 3D-gedruckten Objekten. Mit Blick auf die Anforderungen der Mikrofabrikation erforscht Nanoscribe die verschiedensten Materialkompositionen und entwickelt u. a. biokompatible Fotolacke. Auch speziell für die Biowissenschaften werden wir in Kürze weitere Erkenntnisse zu Fotolackeigenschaften teilen.
[1] Deafness and hearing loss, https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/deafness-and-hearing-loss
Lesen Sie die wissenschaftliche Publikation in Advanced Healthcare Materials: A 3D Microscaffold Cochlear Electrode Array for Steroid Elution
