13.03.2024

OLED mit kabelloser Stromversorgung

Kombination aus OLED und akustischer Antenne als Lichtquelle für minimalinvasive Eingriffe.

Ein Forschungsteam der University of St. Andrews und der Universität Köln hat eine neue drahtlose Lichtquelle entwickelt, mit der Gewebe im menschlichen Körper eines Tages von innen beleuchtet werden könnte. Solche Lichtquellen könnten zukünftig für neuartige, minimalinvasive Behandlungsmethoden genutzt werden und zum besseren Verständnis von Krankheiten beitragen, für deren Behandlung es heute erforderlich ist, relative große Stimulatoren zu implantieren. 

Abb.: Eine drahtlos betriebene OLED beleuchtet eine transparente Hirnattrappe.
Abb.: Eine drahtlos betriebene OLED beleuchtet eine transparente Hirnattrappe.
Quelle: J. Butscher

Der neue Ansatz basiert auf der Kombination von organischen Leucht­dioden (OLEDs) und akustischen Antennen. Akustische Antennen werden derzeit für die Anwendung in verschiedenen Gebieten erforscht, zum Beispiel für die Detektion niedriger Magnetfelder. Sie können im Vergleich zu elektrischen Antennen sehr kompakt sein. In ihrer Arbeit nutzen die Forschenden diese Eigenschaft, um OLEDs direkt auf die kleine akustische Antenne aufzubringen und so die Eigenschaften beider Techno­logien in einem äußerst kompakten Gerät zu vereinen. Dabei dienen die akustischen Antennen sowohl als Trägermaterial als auch als Energiequelle für die eigens entwickelten OLEDs: Sie wandeln die Energie eines Magnetfeldes über den magneto­elektrischer Effekt in einen elektrischen Strom um. Die neuen Geräte arbeiten mit Sub-Megahertz-Frequenzen, die nur schwach von Wasser absorbiert werden. 

In den letzten Jahren haben sich optische Stimulations­techniken als vielver­sprechende Alternative zur elektrischen Stimulation herauskristallisiert, da sie eine selektivere Stimulation ermöglichen, teilweise sogar auf der Ebene einzelner Zellen. Solche Techniken haben in ersten klinischen Studien bereits vielversprechende Ergebnisse gezeigt, zum Beispiel bei der Behandlung einer ansonsten unheilbaren Augen­krankheit. „Unsere neuartige drahtlose Lichtquelle vereint minimale Gerätegröße, niedrige Betriebs­frequenz und optische Stimulation“, so Malte Gather, Leiter des Humboldt Centres for Nano- and Biophotonics. „Bei vielen neuartigen Anwendungen müssen mehrere Stellen unabhängig voneinander stimuliert werden, weshalb moderne Hirn­stimulatoren oft eine große Anzahl von Elektroden enthalten. Im Falle der vorgestellten drahtlosen Lichtquellen können die Geräte unabhängig voneinander angesprochen und betrieben werden, ohne dass zusätzliche und möglicherweise sperrige Elektronik erforderlich ist.“

Dies wird dadurch möglich, dass die Betriebs­frequenzen verschiedener akustischer Antennen auf unterschiedliche Werte eingestellt werden können. In Zukunft könnte dies die individuelle Ansteuerung mehrerer Stimu­latoren in verschiedenen Körper­regionen ermöglichen, um beispiels­weise Lähmungen im Spätverlauf der Parkinson-Krankheit zu behandeln. In einem nächsten Schritt wollen die Forschenden die Größe ihrer drahtlosen OLEDs weiter verringern und ihre Technologie in einem Tiermodell testen.

U. Köln / JOL

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