Projekt BioFINE zur Verbesserung bionischer Prothesen
Nach dem traumatischen Verlust von Gliedmaßen helfen elektrisch innervierte bionische Gliedmaßen den Patienten, Unabhängigkeit zu erlangen und ihre Lebensqualität über das hinaus zu verbessern, was mit konventionellen Prothesen möglich ist. Ihre unzureichende langfristige Integration in das Nervensystem des Patienten stellt jedoch ein Hindernis für eine breitere klinische Anwendung dar. Das erstaunliche Potenzial der Bionik, feinere Details in den Nervensignalmustern für die Steuerung der Gliedmaßen zu nutzen oder bionische Gliedmaßen mit künstlichen sensorischen Funktionen auszustatten, kann den Patienten nur dann wirklich zugute kommen, wenn diese Leistung über viele Jahre hinweg erhalten bleibt.
Neue Mikro- und Nanofabrikationsverfahren versuchen, diese Beschränkungen zu verbessern, indem sie Implantate und Verbindungen mit individuellen Merkmalen von weniger als einem Mikrometer formen. Diese Methodik ermöglicht es, die Auswirkungen von Implantaten auf das umgebende Gewebe erheblich zu verringern. Um die Gewebeintegration weiter zu verbessern, werden die Implantate mit biofunktionalen Beschichtungen versehen, die entzündungshemmende Medikamente freisetzen oder als biomimetische Grenzflächen fungieren, um die Interaktion zwischen Zellen und Oberfläche zu verbessern. Die langfristige Vision der Forscher ist die Entwicklung der ersten intraneuralen Schnittstelle mit hoher Kanalzahl, die in der Lage ist, Signale für die motorische Steuerung und sensorische Rückmeldung an Prothesen zu sammeln und zu injizieren, und die über Jahrzehnte hinweg funktionieren soll.
Das Projekt begann am 1. April 2023 und stützt sich auf die enge Zusammenarbeit zwischen Wissenschaftlern der Universität Freiburg und der Chalmers University of Technology, die die Implantate entwickeln, der Universität Ferrara, die eine neue Methodik für die Biofunktionalisierung der Implantate entwickelt, und der Universitat Autònoma de Barcelona, die die Auswirkungen dieser neuen Implantatkonzepte auf die Leistung im Nervensystem analysiert.
Das Ziel ist ein kombinierter Ansatz, um die Lücke zwischen Elektroden und Nerven zu schließen und eine langfristig funktionale periphere Nervenschnittstelle zu schaffen, von der die Patienten langfristig profitieren können.