Mikrosystemtechnik 13.08.1999, 17:22 Uhr

Implantate gehen an die Nerven

Wenn Blinde plötzlich sehen und Taube wieder hören können, stecken vielleicht Mikrosystemtechniker dahinter. Sie entwickeln Implantate, die sich direkt mit Nerven verknüpfen lassen. Trotz großer Erfolge gilt es aber, noch so manche Hürde zu überwinden.

Nein, noch gibt es keinen Mikrochip, der Blinde wieder sehen läßt. Doch die Entwicklungsarbeiten an einer implantierbaren elektronischen Netzhaut sind schon recht vielversprechend. Enorme Fortschritte hingegen erzielten bereits die Kollegen von der Akustik: Das Cochlear-Implantat, das im Innenohr Signale an den Hörnerv weiterleitet, unterbricht endlich die Funkstille, die Schwerhörige sonst umgibt.
Voraussetzung für die Entwicklung solch hochtechnologischer biokompatibler Implantate sind die Errungenschaften der modernen Mikrosystemtechnik. Denn die superkleinen Geräte, die zum Teil an Ameisen-Spielzeug erinnern, müssen eben auch unter extremen Bedingungen im Körperinnern funktionieren.
„Vielleicht ist das auch der Grund, weshalb der Traum vom U-Boot noch nicht realisiert wurde, das sich ferngesteuert durch die Blutbahnen des menschlichen Körpers bewegt“, dämpft Dr.-Ing. Ulrich Knapp zu hoch gesteckte Erwartungen. Er ist stellvertretender Leiter des Projekts Mikrosystemtechnik und Koordinator für Medizintechnik im Forschungszentrum Karlsruhe. „Wie soll denn“, fragt Knapp, „so ein winziges Gefährt gegen die Kraft anschwimmen können, mit der das Herz sekündlich das Blut durch den ganzen Körper pumpt?“ Dennoch sind deutsche Ingenieure bei der Entwicklung dieses Spions schon ein gutes Stück vorangekommen.
Deutschland ist in der Mikrosystemtechnik führend auf den Weltmärkten, meint Bundesforschungsministerin Edelgard Bulmahn. „Wir schaffen mit der Mikrotechnik völlig neue Produkte – intelligente kleine Maschinen mit geringem Material- und niedrigem Energieverbrauch“, schwärmt die Ministerin. Minimal-invasive Operationen, die den Patienten weniger belasten und die Liegezeiten in den Krankenhäusern drastisch verkürzen, wurden erst mit der Mikrosystemtechnik möglich.
„Noch aber ist die Verbindung von Mikro- und Makrowelt nicht optimal“, umreißt Dietmar Harting, Präsident des Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie (ZVEI), die Probleme einer zügigen Umsetzung von Mikrosystementwicklungen. Das genau betrifft auch medizinische Implantate. Sie müssen, einmal in den Körper eingepflanzt, möglichst lange autark und störungsfrei arbeiten, im Bedarfsfall jedoch auch von außen anzusteuern sein.
Die Ideen der Forscher für Mikrotechnik in der Medizin sind vielfältig: Sie wollen mit Nervensteckern geschädigte Reflexe und lädierte Nerven wiederherstellen, Schmerzen direkt am Nerv lindern, mit intelligenten Kapseln oder Mikropumpen Medikamente erst am Zielort freisetzen und zuvor im Körperinnern messen, welche Dosis denn wohl nötig ist, oder mit magnetischen Flüssigkeiten das Zentrum eines Tumors derart erhitzen, daß das Krebsgeschwür abstirbt.
Ein innovatives Therapiesystem gegen Schmerzen entwickelte die Gladbecker Firma Innocept Medizintechnik. So groß wie ein 5-Mark-Stück und gerade einmal 15 g inkl. Batterien schwer, gibt „Biolind“ kleine Stromstöße ab, die im Körper die Bildung von schmerzlindernden Endorphinen anregen. Sie heilen Kopf-, Rücken- und Gelenkschmerzen auch Sportverletzungen, Menstruationsbeschwerden und Wundheilungsstörungen. Biolind fördert zudem die Entspannung und die kognitive Wahrnehmung und hilft beim Drogenentzug.
Bei künstlichen Nervensteckern steht noch erhebliches Potential bereit, um technische Systeme mit biologischen Funktionen zu koppeln. So gibt ein solches Implantat bei Lagophthalmus-Patienten, deren Lidschlag aufgrund einer Nervenverletzung nicht mehr funktioniert und deren Augen deshalb sogar im Schlaf starr geöffnet sind, Signale an die beteiligten Nerven weiter.
Doch den Mikrosystemtechnikern schweben noch weitaus komplexere Verbindungen vor. Sie wollen mit implantierten Mikrosystemen Querschnittsgelähmten zu neuer Beweglichkeit verhelfen. Durch Kopplung des Rückenmarks mit der Beinmuskulatur könnten die Behinderten zumindest zeitweise den Rollstuhl verlassen und frei stehen.
Voraussetzung für all diese Ansätze ist das hochgradige Erneuerungspotential geschädigter Nervenbahnen, das erst in jüngster Zeit so richtig verstanden wird. Oft wachsen lädierte Nerven kontinuierlich weiter und versuchen selbständig, den verlorenen Anschluß wiederherzustellen. Und dabei verbinden sie sich auch mit eingepflanzten technischen Systemen. Die Mediziner müssen also nicht jeden einzelnen Nervenstrang mikrochirurgisch verdrahten, sondern den Nerven vielmehr geeignete Kontaktstellen zum Anwachsen bieten.
Ehrgeizige Projekte stehen bei den Ingenieuren ganz oben auf der Liste. Die drahtlose kontinuierliche Blutdruck- oder Hirndruckmessung, die Entwicklung funktionsfähiger Neuroprothesen oder die Verbesserung der Techniken für Schlüsselloch-Operationen sind nur Beispiele dafür. Wichtig aber ist die Zusammenarbeit von Partnern aus Industrie, Technologieentwicklung und klinischer Forschung. „Gerade kleine und mittlere Unternehmen sind hier zu regelrechten Technologietreibern geworden“, sagt Edelgard Bulmahn. Mit einem gerade auf 100 Mio. DM aufgestockten Finanzierungsprogramm will die Ministerin jetzt die Weichen für den Einsatz der Mikrosystemtechnik in breiten Anwendungsfeldern stellen.
BETTINA RECKTER
Wie Spielzeug für Ameisen mutet so manches Bauteil der Mikrosystemtechnik an – hier eine Mikroturbine. Die Tropfenerzeugung für Mikrodosiersysteme in der Medizintechnik ist für Spezial-Analysen besonders wertvoll.
Ein Haar in der Zange – präzise müssen die Werkzeuge für die Schlüsselloch-Therapie sein.

Von Bettina Reckter
Von Bettina Reckter

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