ZellMOS – Schlüssel für intelligente Zell-Implantate

Presseinformation / 2.3.2016

Eine Voraussetzung für zukünftige Gehirn-Computer-Schnittstellen und fortgeschrittene Biosensoren wollen Forscher des Max-Planck-Instituts für medizinische Forschung und des Fraunhofer-Instituts für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS schaffen: Eine stabile elektronische Kopplung von lebenden Zellen mit Halbleiterschaltungen zu beherrschen ist der Schlüssel für zukünftige intelligente zelluläre Implantate oder invitro-Kulturen.

Basis des aktuellen Vorhabens ist ein Patent des Max-Planck-Instituts für medizinische Forschung: Dessen Forscher entdeckten, dass Zellen einen langzeitstabilen elektrischen Kontakt aufbauen können, wenn sie sich auf 3D-Elektroden mit spezieller Geometrie befinden.
In diesem Fall penetrieren die Elektroden die Zellwände, ohne dass zytotoxische Effekte beobachtet werden konnten. Das tatsächliche Eindringen in die Zelle wurde rasterelektronenmikroskopisch bestätigt.

Im Projekt ZellMOS werden diese Kenntnisse mit einer neuen Entwicklung des Fraunhofer IMS kombiniert, welche die Integration von 3D-Nanostrukturen auf Metall-Oxid-Halbleitern (CMOS) ermöglicht. Gemeinsam wollen die Forscher beider Wissenschaftsorganisationen zwischen lebenden Zellen und CMOS-integrierten 3D-Elektroden eine direkte, effiziente, bidirektionale und langzeitstabile elektronische Kopplung demonstrieren. Die größte Herausforderung erwarten die Forscher bei der Langzeitstabilität. Dazu werden sie den Ablauf von elektrochemischen Prozessen im Zellinneren an der Elektrode, die aus Ruthenium-Nadeln gefertigt werden, untersuchen.

Im Rahmen ihrer Zusammenarbeit hoffen die Wissenschaftler, grundlegende biophysikalisch-chemische Fragen zu beantworten und damit zur Entwicklung neuer intelligenter Implantate und Sensoren beizutragen.  

Ansprechpartner:
Prof. Dr.-Ing. Holger Vogt,
Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS

Prof. Dr. Joachim Spatz,
Max-Planck-Instituts für medizinische Forschung  (MPIMF) 

Gemeinschaftsprojekt mit der Max-Planck-Gesellschaft
Im Pakt für Forschung haben sich die Forschungsorganisationen gegenüber der Politik zu zusätzlichen Maßnahmen verpflichtet, um die Qualität des

Wissenschaftsstandorts Deutschland weiter zu steigern. Eine Maßnahme dient dem Brückenschlag zwischen angewandter und Grundlagenforschung: die Verbesserung der Kooperation zwischen Instituten der Fraunhofer- und der Max-Planck-Gesellschaft. Eine ganze Reihe von Forschungsvorhaben wurde seither von internen und externen Fachleuten geprüft und bewilligt.