Herstellung transparenter Kohlenstoff basierter Elektroden für in-vitro und in-vivo Anwendungen in der Biomedizintechnik (MERANET-C4HEALTH)

Problemstellung
Trotz modernster Technik und umfangreicher Forschung existieren auch heute noch Krankheiten, welche nicht oder nur unzureichend kurierbar sind. Bereits entdeckte Wirkstoffe mit vielversprechenden Ergebnissen sind teilweise zeitaufwändig auf Wirksamkeit und Nebenwirkungen zu testen, bevor sie auf dem Markt verfügbar sind. Diese Untersuchungen erfolgen mithilfe technischer Geräte, welche einen Einblick in die inneren Prozesse von Gewebeproben ermöglichen. Der Einsatz solcher Systeme ist bislang begrenzt. Gleichzeitige Analysen von optischen und elektrischen Reaktionen organischen Materials sind nicht möglich, da die verwendeten Elektroden aus Titannitrid, Iridium oder Platin optisch undurchlässig sind. Als geeignetes transparentes Elektrodenmaterial bietet sich Graphen an.

Zielsetzung
Ziel des Forschungsprojekts C4HEALTH war die Entwicklung neuartiger Verfahren zur Herstellung durchsichtiger Graphen-Elektroden zur Analyse organischen Gewebes.

Vorgehensweise
Hierfür wurden zunächst graphenartige, ultradünne und optisch transparente Beschichtungen entwickelt und mit zu erarbeitenden Beschichtungsprozessen auf Glasträger übertragen. Anschließend erfolgte die Prüfung und Optimierung der beschichteten Materialien auf Biokompatibilität nach den strengen Anforderungen für die Medizinforschung. Danach wurden diese innovativen Probenträger exemplarisch in einem zusammengeführten Produktionsprozess einer Pilotanlage hergestellt und die daraus entstehenden Sensoren mittels verschiedener Diagnoseverfahren abschließend getestet.

Verwertungspotenzial
Durch diese innovative Herstellungsmethode neuartiger Probenträger wird es zukünftig möglich sein, Gewebeproben mit Hilfe mikroskopisch kleiner Sensoren automatisiert zu untersuchen. Neben der Beschleunigung von Wirkstoffanalysen und somit früheren Einführung neuer Medikamente ergeben sich weitere Anwendungsfelder, wie beispielsweise in der Entwicklung neuer Diagnose- oder Behandlungsverfahren. Im transnationalen Forschungsprojekt M-era.Net C4HEALTH arbeiten zwei Forschergruppen aus Deutschland und Luxembourg mit zwei Unternehmen in Deutschland zusammen. Diese Kooperation mit dem ausländischen Partner ist essentiell, da dadurch die benötigte Expertise bei der Entwicklung neuer Mikroelektroden auf Kohlenstoffbasis den deutschen Partnern zur Verfügung gestellt wird.

• Multi Channel Systems MCS GmbH
• NMI Naturwissenschaftliches und Medizinisches Institut an der Universität Tübingen
• PLASMA ELECTRONIC GMBH