OPECTs: Neue Ansätze zur Behandlung von Netzhauterkrankungen

Ein Forschungsteam hat eine neue Klasse von organischen photoelektrochemischen Transistoren (OPECTs) entwickelt. Diese könnten den Weg für neue Ansätze zur Behandlung von Netzhauterkrankungen ebnen.

Entwickelt wurden die OPECTs von einer interdisziplinären Gruppe um Prof. Francesca Santoro und Dr. Valeria Criscuolo von der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule (RWTH) Aachen und dem Forschungszentrum Jülich in Zusammenarbeit mit Prof. Daniele Leonori von der RWTH Achen und Juniorprofessor Giovanni Maria Piccini von der Universität von Modena und Reggio Emilia, Modena, Italien. Diese Transistoren sind in der Lage, biologische Synapsen mit lichtgesteuerter, reversibler analoger Plastizität nachzuahmen. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Advanced Science“ veröffentlicht.

Prüfung der Kompatibilität mit lebendem Gewebe

Langfristig könnte diese Forschung neue Behandlungsoptionen für Netzhauterkrankungen wie altersbedingte Sehstörungen eröffnen. Bevor die Technologie in die Medizin Einzug hält, müssen die Forscher sie auf ihre Kompatibilität mit lebendem Gewebe prüfen. Dazu führen die sie In-vitro-Analysen durch und untersuchen unter anderem das Nervengewebe.

Das Gehirn funktioniert durch die Weiterleitung von Signalen zwischen den Nervenzellen und passt sich mit der Zeit an, um zu lernen und sich zu erinnern. Wissenschaftler versuchen, diese Art von Verhalten in elektronischen Geräten nachzubilden. Der Bereich ist als neuromorphe Elektronik bekannt. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, ist die Entwicklung von Materialien, die auf ähnliche Weise „lernen“ können wie das Gehirn.

Der Schwerpunkt dieser Forschung liegt auf einem chemisch abstimmbaren Rahmen für die Entwicklung adaptiver organischer Schnittstellen mit potenziellen Anwendungen. Diese reichen von biohybriden neuronalen Netzen bis hin zu optischen Sensoren und Gehirn-Maschine-Schnittstellen. Die neuromorphe Plattform bietet eine modulare, stromsparende Lösung für die Integration von lichtbasierter Modulation in die weiche Bioelektronik.

Verwendung von mit lichtempfindlichen Molekülen modifiziertem Kunststoff

Damit die Technologie künftig mit echten Nervenzellen zusammenarbeiten kann, muss diese den Forschern zufolge biokompatibel sein und bei Körpertemperatur funktionieren. Aus diesem Grund wird ein spezieller, mit bestimmten lichtempfindlichen Molekülen modifizierter Kunststoff (PEDOT:PSS) verwendet, der weich und leitfähig ist.

Die Grundlagen für diese Arbeiten wurden im Rahmen des RWTH Seed-Fund-Projekts (Organic opto-electronic synaptic devices for retina-like building blocks, kurz ‚Syn-Retina‘) gelegt, das im Rahmen des Exploratory Research Space der RWTH gefördert und auch vom Eurpäischen Forschungsrat (BRAIN-ACT Grant No. 949478) unterstützt wurde.