Mit Licht hören
Mikro-Leuchtdioden sollen Implantate für Menschen mit Hörstörungen verbessern.
Die häufigsten sensorischen Defizite des Menschen sind Hörstörungen. Allein in Deutschland leben etwa 14 Millionen Betroffene. Das in den 1970er Jahren erstmals eingesetzte Cochlea-Implantat ist eine Neuroprothese, die die Nervenzellen der Hörschnecke, die Cochlea, durch Elektrostimulation anregt. Bei Kindern mit angeborenen Hörschäden werden sie heute regelmäßig eingesetzt. Leuchtdioden entwickeln, die Nervenzellen der Hörschnecke stimulieren: Das ist das Ziel des Grundlagenprojekts „Licht hören“ von Ulrich T. Schwarz, Inhaber des Lehrstuhls für Optoelektronik am Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK) der Universität Freiburg und Gruppenleiter am Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF, und Patrick Ruther vom Lehrstuhl für Materialien der Mikrosystemtechnik am IMTEK. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert das Projekt, das vom Fraunhofer IAF koordiniert wird seit dem 1. März 2012.
Abb.: Mittels Dünnfilm-Technologie hergestellte Leuchtdioden, bei denen ein wenige Mikrometer dickes Halbleiter-Schichtpaket auf ein Trägersubstrat übertragen wird. Diese Technologie ist die Grundlage für Hochleistungs-Leuchtdioden. (Bild: C. Goßler, Fraunhofer IAF)
Der Ansatz des Projekts „Licht hören“ sieht vor, die Nervenzellen nicht elektronisch, sondern optogenetisch zu stimulieren – mit Hilfe von Mikro-Leuchtdioden in Form linearer Ketten. Dies soll die Wahrnehmung von Sprachmelodie und Musik sowie das Verständnis von Sprache bei Hintergrundgeräuschen verbessern. Angeregt werden genetisch veränderte, licht-sensibilisierte Nervenzellen im Innenohr, zum Beispiel mit blauem Licht von geringer Intensität. Die Hals-Nasen-Ohren-Klinik der Universität Göttingen und der Starnberger Cochlea-Implantat-Hersteller MED-EL haben bei Mäusen bereits nachgewiesen, dass der Ansatz Erfolg verspricht.
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des IMTEK und des Fraunhofer IAF entwickeln gemeinsam die Mikro-Leuchtdioden und integrieren sie in flexible Sonden, die in den winzigen Gehörgang im Innenohr passen. Mit ihnen lässt sich die Zahl der stimulierenden Kanäle erhöhen, wodurch die Frequenzauflösung beim Hören um ein bis zwei Größenordnungen ansteigt. Das Know-how zu flexiblen und bio-kompatiblen Sonden kommt vom IMTEK-Lehrstuhl Materialien der Mikrosystemtechnik. Das Fraunhofer IAF trägt mit seiner Technologie dazu bei, Gallium-Nitrid-basierte Mikro-Leuchtdioden herzustellen, die 0,01 Quadratmillimeter groß und wenige Mikrometer dick sind. Eine gemeinsame Herausforderung ist die Integration der Polymer- und Gallium-Nitrid-Halbleiter-basierten Prozesse.
IMTEK / PH
