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3D-gedruckte Mikroelektroden messen Neurotransmitter in vivo

18. Oktober, 2018

Wissenschaftler der University of Virginia haben in Zusammenarbeit mit dem Oak Ridge National Lab kürzlich eine neuartige Methode zur Herstellung von Kohlenstoffelektroden für den Nachweis von Neurotransmittern vorgestellt. Das Forschungsteam wandte die 3D-Drucktechnologie von Nanoscribe mit anschließender Pyrolyse an, um freistehende Elektroden unterschiedlicher Form auf der schmalen Spitze von Metalldrähten herzustellen. Nach dem Druckvorgang wurden die Polymerstrukturen mittels Wärme zerlegt, was zu Karbonisierung und Schrumpfung führte. Dabei blieb die ursprüngliche Geometrie erhalten. Dieses neuartige Verfahren zur Herstellung von 3D-gedruckten Kohlenstoffelektroden ermöglicht Sensor-Designs mit individuellen Geometrien, elektroaktiven Kohlenstoffoberflächen, freistehende Strukturen und eine hohe Reproduzierbarkeit für die Serienfertigung. Das Verfahren ermöglicht Kohlenstoff-Mikroelektroden in hoher Auflösung und Präzision, die sich als implantierbare Mikrosensoren für In-vivo-Untersuchungen eignen.

In der neurowissenschaftlichen Forschung überwacht man Gehirnchemikalien wie Dopamin mittels Neurosensoren, die ganz bestimmte Anforderungen an Größe, Detektionsgeschwindigkeit und Serienproduktion haben. 3D-gedruckte Kohlenstoff-Mikroelektroden eignen sich biologisch gut für den Umgang mit Zellen, haben Gesamtabmessungen im Mikrometerbereich und sind vielversprechend für die Serienfertigung von maßgeschneiderten Designs. In dieser Studie wurden die Leistungstests der Mikrosensoren sowohl an Dopamin als auch an anderen Neurochemikalien wie Serotonin oder Ascorbinsäure durchgeführt. Die 3D-gedruckten Elektroden wurden in Rattenhirn-Proben implantiert und maßen z.B. die Dopamin-Konzentration. Diese Ergebnisse werden bei der Entwicklung neuer implantierbarer neurochemischer Geräte zur Erkennung von Neurotransmittern und zur Neurostimulation im Gehirn nützlich sein.

Hier finden Sie die wissenschaftliche Publikation „3D‐Printed Carbon Electrodes for Neurotransmitter Detection”.


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