Mikrochips zur Neuromodulation im patientenspezifisch-modularen Verbund mit hoher Lebensdauer - NeuroBus 2.0

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Maurits Ortmanns; Professor Dr.-Ing. Thomas Stieglitz
• Fachliche Zuordnung: Mikrosysteme ; Biomedizinische Systemtechnik
• Förderung: Förderung seit 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 401023906

Eine Zusammenarbeit der Universitäten Freiburg und Ulm verfolgte in der ersten Phase des Projekts Neurobus das Ziel, materialwissenschaftliche und schaltungstechnische Grundlagen und Methoden für neuartige neuronale Schnittstellen zu erarbeiten. Dabei sollte ein hochskalierbares und modulares System ermöglicht werden, das in Bezug auf Leiterbahnführung, Position, Größe und Anzahl der Neuroschnittstellen sowie Dimensionen des flexiblen Substrats eine Anpassung an die individuellen Anforderungen einer Anwendung wie anatomische Randbedingungen und Implantatspezifikationen erlaubt. Dafür sollte der üblicherweise verfolgte Ansatz für chronisch implantierbare Neuroschnittstellen – also verteilte passive Elektroden mit einer zentralisierten Elektronik – verlassen werden, und eine hohe Anzahl von extrem miniaturisierten Mikrochips (μASIC) langzeitstabil in flexibler Folie integriert werden; die grundlegende Zielsetzung von Neurobus war also, eine möglichst universale Kombination der hervorragenden Funktionsdichte integrierter CMOS-Schaltungen mit der flexiblen und biokompatiblen Dünnfilmtechnik zu erreichen. Obwohl in der ersten Projektphase wesentliche Ergebnisse sowohl bei der Integrationsdichte von µASICs als auch deren zuverlässiger und wiederholbarer Platzierung, Verkapselung und Verdrahtung in Folien gezeigt werden konnte, werden weitere Forschungsarbeiten benötigt, um das Gesamtziel des Vorhabens zu erreichen und im Stand der Technik diese neuartige Form von elektrisch funktionalen, langzeitstabilen und biokompatiblen Implantaten zu zeigen. Die zweite Projektphase sieht vor, einen optimierten, neuartigen Neurorekorder zu realisieren, eine mit den μASIC kompatible Stimulationseinheit zu etablieren, und erstmals einen vollständig funktionsfähigen µASIC zu realisieren; ebenso ist Ziel, die Langzeitstabilität der Verkapselung methodisch weiter zu erhöhen, sowie das Gesamtsystem der als Proof-of-Concept Prototyp an einem AgarGel Phantommodell zu validieren. Die erarbeiteten Grundlagen sind über den speziellen Anwendungsfall hinaus bedeutsam, da sie eine hochdynamische, implantierbare Plattform von Sensoren und Aktoren ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen