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Sensorische Cochlea-Elektrode: Sensorische Sicherheit durch Erkennung kritischer Prozesse an der Elektroden-Nerven-Schnittstelle

Sensorische Cochlea-Elektrode: Sensorische Sicherheit durch Erkennung kritischer Prozesse an der Elektroden-Nerven-Schnittstelle

Jahr:  2021
Förderung:  DFG - SFB/TRR 298 TP A05
Laufzeit:  01.07.2021 - 30.06.2025

Cochlea-Implantate (CI) können auch nach Jahren guter Funktion aufgrund von Korrosionsreaktionen der Platinelektroden versagen. Im Teilprojekt A05 sollen die kritischen Vorgänge an der Elektroden-Nerven-Grenzfläche erkannt und analysiert werden, um korrigierende Maßnahmen einleiten zu können und damit ausfallsichere CIs zu erreichen. Der Grundgedanke ist, dass durch die frühzeitige Erkennung von toxischen Prozessen (z.B. Freisetzung von Pt-Ionen) unerwünschte Zellreaktionen vermieden werden können. Dies könnte zum einen Schäden im Zielorgan verhindern und zum anderen zuverlässige CIs gewährleisten. Die Funktionalität der Cochlea-Elektroden als elektrische Implantate erlaubt es, sie zu diagnostischen Zwecken einzusetzen. Die Platinelektroden sollen dazu dienen, die Veränderungen des Phasengrenzflächenzustandes zu erkennen. Um darüber hinaus pathologische Veränderungen in der Perilymphe als Folge von Abbauprozessen festzustellen, sollen zusätzliche Goldelektroden als Sensoren integriert werden, die mit speziellen Beschichtungen versehen werden. Die Reaktionsprodukte von Abbauprozessen in der Perilymphe können durch Ablagerungen auf den Elektroden zu einer Erhöhung der Elektrodenimpedanz führen, deren frühzeitige Erkennung somit eine frühzeitige Reaktion der behandelnden Person(en) ermöglicht. Dazu soll auch untersucht werden, ob eine geeignete Stimulation eine Umkehrung der festgestellten Impedanzerhöhung der Platinelektroden ermöglicht.

Die ersten Schritte des Projekts sehen eine grundlegende Untersuchung der Vorgänge an der Grenzfläche Cochlea-Elektrode/Perilymphphase mit Schwerpunkt auf elektrochemischen Methoden vor, um Veränderungen an den Platinelektroden frühzeitig erkennen zu können. Solche Veränderungen können mittels Cyclovoltammetrie und elektrochemischer Impedanzmessungen überwacht werden. Um die Wirkung der verschiedenen Einflussgrößen (Verunreinigungsgehalt, Kornorientierung, Versetzungsdichte), die auf das Elektrodenmaterial zurückzuführen sind, systematisch zu bewerten, werden elektrochemische Untersuchungen an mono- und polykristallinem Platin mit maßgeschneidertem Verunreinigungsgehalt und Vorverformungsgrad durchgeführt. Darüber hinaus werden die funktionellen Beschichtungen der zusätzlichen sensorischen Goldelektroden für den spezifischen Nachweis von Abbauprodukten der Platinelektroden oder von Entzündungsmarkern entwickelt und deren Einsatz als spezifische Indikatoren für pathologische Prozesse erprobt.