Sehkraft erhalten 08.03.2024, 12:15 Uhr

Ab ins Auge: Ingenieur will Solarpanel implantieren

Normalerweise erzeugen Solarzellen Strom auf unseren Dächern, ein australischer Ingenieur will sie hingegen auf dem Auge platzieren. Dort sollen sie elektrische Signale an das Gehirn senden und das Sehvermögen wieder herstellen.

Auge

Ein australischer Forschungsteam arbeitet an speziellen Solarzellen, die bei manchen Patienten die Sehkraft wieder herstellen können.

Foto: PantherMedia / SergeyNiven

Ein Forschungsteam der University of New South Wales (UNSW) in Australien arbeitet an einem Prototyp eines Implantats, das in die Netzhaut eingesetzt wird, um das Sehvermögen zu verbessern. Das Implantat nutzt eine Technologie, die auf Solarzellen basiert, heißt es in einer Pressemitteilung der Universität. Sie sind winzig klein, ähneln aber denen, die Sonnenlicht in Elektrizität umwandeln.

Neuroprothetik ein relativ neues Forschungsgebiet

Während eine Prothese ein fehlendes oder nicht funktionierendes Körperteil ersetzt, ist die Neuroprothetik ein relativ neues Gebiet, auf dem die Prothese mit dem Nervensystem interagiert, um verloren gegangene Funktionen wiederherzustellen.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
FH Münster-Firmenlogo
Mitarbeiter/in (w/m/d) zur Koordination der Schulkontakte FH Münster
Steinfurt Zum Job 
über ifp l Personalberatung Managementdiagnostik-Firmenlogo
Stellvertretende Leitung Bau- und Gebäudetechnik (m/w/d) über ifp l Personalberatung Managementdiagnostik
Rhein-Main-Gebiet Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur (w/m/d) Brückenprüfung Die Autobahn GmbH des Bundes
TAUW GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur:in (m/w/d) Hydro(geo)logische Modellierungen TAUW GmbH
verschiedene Standorte Zum Job 
PNE AG-Firmenlogo
Experte Technischer Einkauf für Windenergieanlagen (m/w/d) PNE AG
Hamburg, Husum, Cuxhaven Zum Job 
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
Instandhaltungsmanager*in (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
Rittal GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Maschinenbauingenieur / Prüfingenieur (m/w/d) Dynamik / Schwingungstechnik Rittal GmbH & Co. KG
Herborn Zum Job 
Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF-Firmenlogo
Wissenschaftler (m/w/d) - angewandte NV-Magnetometrie und Laserschwellen-Magnetometer Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF
Freiburg im Breisgau Zum Job 
Deutsche Rentenversicherung Bund-Firmenlogo
Teamleiter*in Bauprojekte Elektrotechnik (m/w/div) Deutsche Rentenversicherung Bund
Vita Zahnfabrik H. Rauter GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Konstrukteurin / Konstrukteur Maschinen und Anlagen Vita Zahnfabrik H. Rauter GmbH & Co. KG
Bad Säckingen Zum Job 
Griesemann Gruppe-Firmenlogo
Lead Ingenieur Elektrotechnik / MSR (m/w/d) Griesemann Gruppe
Köln, Wesseling Zum Job 
Stadtwerke Frankenthal GmbH-Firmenlogo
Energieberater (m/w/d) Stadtwerke Frankenthal GmbH
Frankenthal Zum Job 
PARI Pharma GmbH-Firmenlogo
Senior Projekt-/Entwicklungsingenieur (m/w/d) in der Konstruktion von Medizingeräten PARI Pharma GmbH
Gräfelfing Zum Job 
ABO Wind AG-Firmenlogo
Projektleiter (m/w/d) Umspannwerke 110kV für erneuerbare Energien ABO Wind AG
verschiedene Standorte Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Abteilungsleitung (m/w/d) Umweltmanagement und Landschaftspflege Die Autobahn GmbH des Bundes
Berliner Wasserbetriebe-Firmenlogo
Bauingenieur:in Maßnahmenentwicklung Netze (w/m/d) Berliner Wasserbetriebe
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieur (w/m/d) Verkehrsbeeinflussungsanlagen Die Autobahn GmbH des Bundes
Hamburg Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Projektingenieur (w/m/d) Telematik-Infrastruktur Die Autobahn GmbH des Bundes
Frankfurt am Main Zum Job 
Residenzstadt Celle-Firmenlogo
Abteilungsleitung (d/m/w) für die Stadtplanung im Fachdienst Bauordnung Residenzstadt Celle
Stadt Nordenham-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) der Richtung Bauingenieurwesen (Tiefbau, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserwirtschaft, Wasserbau) oder Umweltingenieurwesen oder staatlich geprüften Techniker (m/w/d) der Siedlungswasserwirtschaft Stadt Nordenham
Nordenham Zum Job 

Cochlea-Implantate sind ein sehr gutes Beispiel für Neuroprothesen. Bei Menschen mit schwerem Hörverlust wandelt das Implantat Schall in elektrische Signale um, die dann zur Stimulation des Hörnervs verwendet werden und das Gehör wiederherstellen.

Ein ähnlicher Ansatz könnte auch bei Sehbehinderungen zum Einsatz kommen. „Menschen mit bestimmten Krankheiten wie Retinitis Pigmentosa und altersbedingter Makuladegeneration verlieren langsam ihr Sehvermögen, weil die Fotorezeptoren im Zentrum des Auges degenerieren“, erklärt Udo Roemer, Ingenieur mit Spezialgebiet Photovoltaik an der UNSW. Fotorezeptoren sind Zellen im Auge, die Licht und Farbe wahrnehmen.

Sehkraftverlust mit Solarzellen behandeln – so soll es funktionieren

Mit Solarzellen den Sehkraftverlust zu behandeln, klingt erst einmal ein wenig nach Science-Fiction, doch so soll es funktionieren: Da die Fotorezeptoren geschädigt sind, muss die Prothese sie umgehen und das einfallende Licht in elektrische Signale umwandeln. Diese können dann an den Sehnerv weitergeleitet werden und ermöglichen das Sehen.

Statt neue Fotorezeptorzellen zu züchten, experimentierten die Forscher mit Elektroden, die einen Spannungsimpuls erzeugen. Das funktioniert zwar prinzipiell, erfordert aber Drähte, die in das Auge eingeführt werden müssen, was das Verfahren kompliziert macht.

Roemer ist Teil eines multidisziplinären Forscherteams aus Ingenieuren, Neurowissenschaftlern und Biotech-Experten, das dieses Ziel mithilfe von Solarzellen erreichen will. Die Idee ist, ein winziges Solarpanel am Augapfel zu befestigen und das einfallende Licht in einen elektrischen Impuls umzuwandeln, der an das Gehirn gesendet wird.

Gerät kann sich selbst mit Strom versorgen

Der Hauptvorteil von Solarzellen gegenüber Elektroden besteht laut Forschungsteam darin, dass sich Geräte selbst mit Energie versorgen können, ohne dass Kabel zum Auge benötigt werden. Diese Technologie ist nicht neu, aber Roemer geht bei der Umsetzung einen anderen Weg. Statt des üblichen Siliziums verwendet er für seine Solarzellen spezielle Halbleiter wie Galliumarsenid und Galliumindiumphosphid.

Diese Materialien sind zwar teurer, bieten aber Vorteile bei der Verarbeitung und lassen sich flexibel anpassen. Roemer erklärt, dass drei Solarzellen nötig sind, um die Spannung für die Signalübertragung zum Gehirn zu erzeugen. Er erforscht, wie sich diese effizient stapeln lassen. Gallium zeichnet sich dabei durch seine einfache Stapelbarkeit aus, was es für die Forschung besonders attraktiv macht.

„Wenn man sich Fotorezeptoren als Pixel vorstellt, dann brauchen wir eigentlich drei Solarzellen, um genügend Spannung zu erzeugen, um sie an das Gehirn zu senden“, erklärt Roemer in der Presseerklärung. „Wir untersuchen also, wie wir sie übereinander stapeln können, um dies zu erreichen.“ Gallium ist viel einfacher zu stapeln als Silizium, weshalb die Forscher es bevorzugten.

Nun muss die Technik geschrumpft werden

Noch ist die Technik vergleichsweise groß. Roemer erwartet, dass das neu entwickelte Gerät nach umfangreichen Labor- und Tierversuchen bei der Anwendung am Menschen eine Größe von etwa 2 mm² haben wird, wobei die einzelnen Pixel etwa 50 Mikrometer groß sein werden. Er weist darauf hin, dass es noch ein langer Weg ist, bis diese Technologie in die Netzhaut von Menschen mit degenerativen Augenerkrankungen implantiert werden kann.

Er weist auch darauf hin, dass trotz der Effizienz der gestapelten Solarzellen das Sonnenlicht allein nicht ausreicht, um die in die Netzhaut implantierten Solarzellen zu betreiben. Die Patienten müssten daher möglicherweise eine spezielle Brille oder eine intelligente Brille tragen. Diese würden das Sonnenlicht auf die notwendige Intensität verstärken, um die Neuronen im Auge zuverlässig zu stimulieren.

Ein Beitrag von:

  • Dominik Hochwarth

    Redakteur beim VDI Verlag. Nach dem Studium absolvierte er eine Ausbildung zum Online-Redakteur, es folgten ein Volontariat und jeweils 10 Jahre als Webtexter für eine Internetagentur und einen Onlineshop. Seit September 2022 schreibt er für ingenieur.de.

Themen im Artikel

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.