Sicherheitsspielraum bei Belastungen an der Elektroden-Gewebe-Grenzfläche

Ist die bisher genutzte Dehnungsgrenze von 5 % für biologisches Gewebe eine zuverlässige Sicherheitsschwelle, bevor das Hirngewebe geschädigt wird?

Diese Fragestellung beschäftigte den Freiburger Forscher Sharbatian und seine Arbeitskollegen der Professur für Biomedizinische Mikrotechnik (IMTEK) und BrainLinks-BrainTools. Die Forschungsergebnisse, die in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Advanced Material Interfaces vorgestellt werden, werfen ein neues Licht auf dieses Thema.

In ihrer Studie verwendete die Forschungsgruppe einen numerischen Ansatz zur Bewertung des Einflusses von neuronalen Elektroden und Gehirnbewegungen auf die Belastung des Gehirngewebes. Auf der Grundlage einer bekannten neuronalen Hirnschnittstelle [Vomero et al. Biomaterials, 2022] untersuchten Sharbatian et al. verschiedene Arten von Gehirnbewegungen (lateral, diagonal, vertikal und Torsion) unter Verwendung dreier verschiedener hirnphysikalischer Modelle (linear elastisch, viskoelastisch und hyperelastisch).

Ihre Ergebnisse stellen die etablierte 5% Dehnungsgrenze von biologischem Gewebe in Frage und geben Einblick in die Stärken und Schwächen jedes verwendeten Simulationsmodells. Die Forschungsarbeiten weisen auch auf das Potenzial hin, vorhandene immunhistologische Daten aus der Zeit nach der Implantation zu nutzen, um die Simulationsergebnisse zu validieren. Dies stellt einen vielversprechenden Ansatz dar, in der frühen Phase der Designs neuronaler Schnittstellen bereits Fehlerquellen zu minimieren und dadurch den Bedarf unnötiger Tierversuche zu reduzieren.

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admi.202401001