Gemeinsam flexible Elektroden für die Medizin entwickeln

NTT Research eröffnet Standort bei der TUM

Das Bild zeigt eine Flexible Elektrode, die mit einem Nervenstrang verbunden ist. Der Nervenstrang ist als violetter Schlauch dargestellt, die Elektrode besteht aus sechs kreisförmigen Metallteilen, von denen jedes eine kleine Spitze hat, die in den Nerv hineinragt. Zu jeder Elektrode führt eine metallische Stromleitung. Die sechs Leitungen verlaufen parallel in einem transparenten Band.
Eine flexible Elektrode ist mit einem Nervenstrang verbunden. (Bild: Philipp Rinklin / TUM)

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Palo Alto, Kalifornien – 03. August 2020 – Das Medical and Health Informatics (MEI) Lab von NTT Research, einer Abteilung des Kommunikationsunternehmens NTT, und die Neuroelektronik-Gruppe an der Munich School of BioEngineering der Technischen Universität München (TUM) starten ihre wissenschaftliche Zusammenarbeit für die Entwicklung neuartiger flexibler Elektroden für medizinische Anwendungen. Im Rahmen der Kooperation hat NTT Research einen Standort in München eröffnet.

Gegenstand dieser Kooperation ist die Weiterentwicklung der Bioelektronik. Langfristiges Ziel wird es sein, Sensoren zu entwickeln, die Patientinnen und Patienten implantiert werden können und dann im Organismus die Aktivität einzelner Nerven messen und so laufend Informationen über Veränderungen des Gesundheitszustands liefern.

In dem gemeinsamen Projekt wollen die Forschenden zunächst Elektroden entwickeln, die gut verträglich sind und deren Form sich gezielt verändern und an die Gegebenheiten im Gewebe anpassen lässt. Während der Laufzeit des für mehrere Jahre angelegten Projektes wollen sie geeignete funktionelle Materialien identifizieren, für die Anwendung optimieren und deren Biokompatibilität bewerten. Aus diesen Materialien sollen dann die ersten dreidimensionalen Strukturen erzeugt werden.

Das neue Büro von NTT Research, MEI Lab, befindet sich zwischen dem Stammgelände der Technischen Universität München und dem Campus in Garching. Damit möchte NTT Research ein Zeichen dafür setzen, wie wichtig die Forschungsarbeiten für das Unternehmen an diesem Standort sind.

Vereinte Spitzenforschung für die Neuroelektronik

Die Neuroelektronik-Gruppe der TUM wird von Bernhard Wolfrum, Professor für Neuroelektronik im Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik sowie an der Munich School of BioEngineering (MSB) der TUM, geleitet. In dieser Gruppe arbeitet im Rahmen der Kooperation auch Dr. Tetsuhiko Teshima – er trat am 01. März 2020 seine für drei Jahre angelegte Stelle als Wissenschaftler am MEI Lab und Gastwissenschaftler an der TUM an. Dr. Teshima war bereits auf verschiedenen Gebieten tätig, die sich mit den Spezialgebieten der Neuroelektronik-Gruppe überschneiden, wie zum Beispiel Biogrenzflächen oder weiche Materie. Wichtige Arbeiten innerhalb der Kooperation sollen am ZEITlab (Zentrales Elektronik- und Informationstechnologie-Labor) der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der TUM durchgeführt werden.

„Wir freuen uns über diesen Schritt. Durch die Arbeit mit dem Team der TUM hoffe ich sowohl wissenschaftliche als auch technische Durchbrüche erzielen zu können“, sagt der Leiter des MEI Lab Hitonobu Tomoike, M.D., Ph.D. „Wir sind überzeugt, dass wir Dr. Teshima hier ein hervorragendes Forschungsumfeld bieten können. Gemeinsam werden wir wesentliche Fortschritte bei der Entwicklung flexibler Elektroden mit hoher Biokompatibilität erzielen können“, betont Bernhard Wolfrum.

Die Flexibilisierung von Elektroden als erstes Ziel

Tetsuhiko Teshima plant, zunächst leitfähige und biokompatible Materialien sowie neue Drucktechnologien zur Herstellung von Elektroden zu entwickeln und anschließend die elektrochemischen Eigenschaften der Elektroden zu untersuchen. In einem nächsten Schritt will er neuartige, auf Nanomaterialien basierende, Sensoren entwickeln, die im Körper eingesetzt werden können. Schließlich sollen mit Hilfe dieser neuen Sensoren Daten aus dem Gewebe gewonnen und für die automatisierte Diagnostik genutzt werden.  

In seinem ersten Projekt wird sich Teshima mit der Entwicklung zusätzlicher „Transformierfähigkeit“ befassen – der Möglichkeit, mithilfe äußerer Einflüsse gezielt die Form der Elektroden zu verändern. Dabei möchte er beispielsweise klären, welche Stimuli die Veränderung anregen können und wie sich dabei auch die elektrischen oder elektrochemischen Eigenschaften der Elektroden verändern.

Die heute verfügbaren Elektroden und Sensoren sind alle hart, spröde und zweidimensional. Hier erwartet Teshima einen Paradigmenwechsel: „Ich glaube, dass innerhalb der nächsten fünf Jahre einige Arten weicher, flexibler und transformierbarer Produkte auf den Markt kommen werden, insbesondere im medizinischen Bereich“, so der Forscher.

Über NTT Research

NTT Research eröffnete als neues Silicon Valley Start-up im Juli 2019 seine Büros in Palo Alto mit dem Ziel, Grundlagenforschung zu betreiben und Technologien zur Förderung positiver Veränderungen für die Menschheit voranzubringen. Derzeit befinden sich drei Labs unter dem Dach von NTT Research: das Physics and Informatics Lab (PHI Lab), das Cryptography and Information Security Lab (CIS Lab) und das Medical and Health Informatics Lab (MEI Lab). Ziel der Organisation ist es, die Realität in drei Bereichen zu verbessern: 1) Quanteninformation, Neurowissenschaften und Photonik; 2) kryptographische und Informationssicherheit; und 3) Medizin- und Gesundheitsinformatik. NTT Research ist Teil von NTT, einem globalen Anbieter von technologischen und Business-Lösungen mit einem jährlichen F&E-Budget von 3,6 Milliarden US-Dollar.

NTT und das NTT-Logo sind eingetragene Marken oder Marken der NIPPON TELEGRAPH AND TELEPHONE CORPORATION und/oder ihrer verbundenen Unternehmen. Alle anderen referenzierten Produktnamen sind Marken ihrer jeweiligen Eigentümer. © 2020 NIPPON TELEGRAPH AND TELEPHONE CORPORATION

Weitere Informationen

Bernhard Wolfrums TUM-Professoren Profil

Homepage der Professur für Neuroelektronik TUM

Homepage MEI Lab

Interview mit Tetsuhiko Teshima auf der Homepage des MEI Lab: Bridging the Biological and Engineering Worlds: Tetsuhiko Teshima Tells His Story

Zentrales Elektronik- und Informationstechnologielabor der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik – ZEITlab

MSB-News zum Thema:

9.7.2018 | Producing sensors with an inkjet printer: Microelectrode arrays (MEAs) can be printed on gelatin and other soft materials

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Technische Universität München
Munich School of BioEngineering
Tel: +49 (89) 289 10808
E-Mail: paul.piwnicki(at)tum.de

Wissenschaftlicher Kontakt MSB/TUM

Prof. Bernhard Wolfrum
Technische Universität München
Professur für Neuroelektronik
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E-Mail: bernhard.wolfrum(at)tum.de

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