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Dienstag, 24 August 2021 08:00

Ultraschall für Mikroimplantate

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Geschätzte Lesezeit: 1 - 2 Minuten
Energie für Mikroimplantate per Ultraschall Energie für Mikroimplantate per Ultraschall

Elektrozeutika sind mit elektronischen Lösungen ausgestattete Mikroimplantate, die mit Strom personalisiert und lokal behandeln, ohne dabei Nebenwirkungen im Körper auszulösen. Nun haben Forschende am Fraunhofer IZM einen neuen Weg eingeschlagen und setzen dabei anstelle von Strom auf Ultraschall.

Ultraschallwellen sind Druckwellen, die von außen angewandt, in den Körper eindringen und so das Implantat erreichen. Im Vergleich zu konventionellen batteriegeladenen Geräten sind klare Vorteile zu erkennen: Mit Hilfe von Ultraschall können die Implantate von außen geladen werden, was invasive Eingriffe oder kabelgebundene Ladung obsolet macht. Vor allem die extreme Miniaturisierung der Systeme ist eine Innovation auf dem Gebiet und ermöglicht es den Mikroimplantaten, gerade einmal 20 Mikrometer kleine Nerven präzise zu stimulieren.

Indem das Team am Fraunhofer IZM Ultraschall zur Ladung der Implantate nutzbar macht, wird für die effiziente Energieübertragung als eine der größten technologischen Herausforderungen in der Medizintechnik eine Lösung gefunden. Denn eingebaute Batterien erschweren bisher die Miniaturisierung, wobei eine Erschöpfung der Energie unausweichlich ist und somit ein Auswechseln, sprich ein weiterer operativer Eingriff, erfolgen muss. Zudem können mit Induktionsspulen ausgestattete batteriebetriebene Implantate nur in Hautnähe eingesetzt werden.

Im Gegensatz dazu machen es kleinste Ultraschallwandler möglich, die Mikroimplantate der Zukunft auch weit im Körperinneren zu verwenden. Trifft hochfrequenter Schall auf sie, geraten sie in Schwingung. Diese winzigen Bewegungen werden in elektrische Energie für das Mikroimplantat umgewandelt. Die Herausforderung besteht darin, die schwingenden Mikrostrukturen optimal auszurichten, um hohe Verluste bei der Energieübertragung zu vermeiden. Gleichzeitig können nur extrem kleine Strukturen Gebrauch finden, da die Gesamtgröße des Implantats einige Millimeter nicht überschreiten darf.

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