Das Funktionsprinzip wird ziemlich wirr erklärt

[M.P.]

Man schickt Submegahertz Wellen in den Körper
Man macht über den Umweg über mechanische Arbeit und Elektrizität daraus Licht

Dann wird etwas über implantierte Elektroden erzählt ...

Besser ist der Pressetext der Universität aber auch nicht ...

Möglicherweise lässt man die OLEDs weg, und speist diret die Elektroden mit der erzeugten Elektrizität?



2 mal bearbeitet, zuletzt am 08.03.24 11:26 durch M.P..

[Hans_Hackmack]

Ich checks auch nicht.
Man kann Parkinson behandeln, wenn man Gehirnregionen beleuchtet?

[Flexy]

Hans_Hackmack schrieb:
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> Ich checks auch nicht.
> Man kann Parkinson behandeln, wenn man Gehirnregionen beleuchtet?

Ja.
Es geht bei der Geschichte darum, dass man z.B. bisher bei einem Verlust der Hörkraft die Erkrankung dadurch kompensieren konnte, dass man die Gehirnregionen gezielt elektrisch stimuliert hat, mit Signalen von einem Hörgerät und einem Cochlea-Implantat. Nur ist das technisch bedingt leider sehr unpräzise und entsprechend schlecht ist auch das "künstliche Hören" dann in der Qualität.
Neuronen/Ionenkanäle lassen sich aber auch durch starke Lichtimpulse/Laserimpulse bestimmter Wellenlänge stimulieren bzw. kontrollieren. Und da hat man dann den Vorteil, dass Licht eben sehr leicht gebündelt werden kann und dann auch ganz gezielt in sehr, sehr kleinen Regionen (bis hin zu einzelnen Zellclustern) abgegeben werden kann. Dadurch kriegt man in der Theorie dann auch eine deutlich bessere Tonqualität, die nahe an die natürliche Funktion der Hörnerven heran kommen kann.
Genau so lassen sich dadurch dann wohl auch Gehirnregionen stimulieren/kontrollieren, die bei Parkinson nicht mehr "korrekt schalten" und so für das Zittern sorgen.

Und diese neuen Mikro-OLED Laser sind nun so klein, dass man quasi "mikroskopisch kleine, leuchtende Antennen" hat, die man ins Gehirn an der passenden Stelle implantieren könnte. Und über die man dann die Hirnaktivität an entsprechenden Stellen z.B. unterdrücken oder gezielt stimulieren könnte. Wobei die Energieübertragung dann wohl mit "Sub-Megaherz" Frequenzen funktionieren soll, also wohl irgendwas im Mittelwellen- oder Langwellenbereich bis runter in den Längstwellenbereich. Wobei hier dann keine sehr langen Antennen zum Einsatz kommen sollen, laut Paper setzt man hier wohl auf spezielle Materialien und den "magnetoelektrischen Effekt", (bei dem sich Stoffeigenschaften selbst durch elektrische/magnetische Felder verändern lassen), so dass man auch mit diesen riesigen Wellenlängen Energie in kleine Strukturen übertragen lassen. D,h. der magnetische Effekt des Materials sorgt dann für eine Größenveränderung in den Materialstrukturen selbst - und der piezo-Effekt der Materialien sorgt dann dadurch auch dafür, dass da eine elektrische Spannung entsteht. Und dank der Spannung leuchtet dann die OLED-Schicht und erzeugt so dann am Ende wohl das Laserlicht für die Stimulation der Ionenkanäle.

Das ist aber alles wohl noch reine Grundlagenforschung.

[M.P.]

Da ist die Presseveröffentlichung der Universität aber auch sehr hilflos geschrieben. Vielleicht hat die Kommunikation zwischen den Forschern und dem Interviewer von der Pressestelle der Uni nicht so reibungslos geklappt, und auch das Korrekturlesen des Entwurfes .... dass die Elektroden wegfallen sollen, steht da nirgends ...

Gab es da eigentlich schon früher medizinische Forschungen bzgl. der Lichtreize anstelle der Elektroden? Ob man nun operativ eine Elektrode einpflanzt, oder einen Lichtleiter, sollte erstmal wenig Unterschied machen, außer dass man beim Röntgen Glas schlechter, als Metall abgebildet bekommt. Von da her war man ja grundsätzlich nicht auf diese "Nanobots" angewiesen (uhh, so wird womöglich die BILD titeln...), ein Lichtleiter, der von außen in den Kopf eingeleitet wird, ist natürlich eine deutlich unangenehmere Sache, als ein kleines komplett implantierbares Device, aber für Tierexperimente wären natürlich auch Lichtleiter ok...



1 mal bearbeitet, zuletzt am 08.03.24 15:32 durch M.P..

[Flexy]

M.P. schrieb:
--------------------------------------------------------------------------------
> Da ist die Presseveröffentlichung der Universität aber auch sehr hilflos
> geschrieben. Vielleicht hat die Kommunikation zwischen den Forschern und
> dem Interviewer von der Pressestelle der Uni nicht so reibungslos geklappt,
> und auch das Korrekturlesen des Entwurfes .... dass die Elektroden
> wegfallen sollen, steht da nirgends ...

Das steht im Artikel, sogar im ersten Satz:
"Die Kombination von organischen OLEDs und akustischen Antennen soll Gewebe im menschlichen Körper von innen beleuchten"
und im Paper wird das dann noch mal genauer erklärt.


> Gab es da eigentlich schon früher medizinische Forschungen bzgl. der
> Lichtreize anstelle der Elektroden?

Zumindest die Papers zu dieser Thematik und die Studien dazu sind schon im Paper entsprechend erwähnt. Das Prinzip ist seit grob 20 Jahren bekannt, wird aber erst seit 5 bis 10 Jahren näher untersucht.

> Ob man nun operativ eine Elektrode
> einpflanzt, oder einen Lichtleiter, sollte erstmal wenig Unterschied
> machen, außer dass man beim Röntgen Glas schlechter, als Metall abgebildet
> bekommt. Von da her war man ja grundsätzlich nicht auf diese "Nanobots"
> angewiesen (uhh, so wird womöglich die BILD titeln...), ein Lichtleiter,
> der von außen in den Kopf eingeleitet wird, ist natürlich eine deutlich
> unangenehmere Sache, als ein kleines komplett implantierbares Device, aber
> für Tierexperimente wären natürlich auch Lichtleiter ok...


Da wird aber gar kein Lichtleiter eingepflanzt, auch kein Nanobot oder so was. Sondern ein metallisches Implantat (Prototyp) mit ca. 3x6mm Größe und einer 2mm² OLED (grob geschätzt).
Da wird also eine OLED-Schicht auf eine "Antenne" aus einem magnetoelektrischen Material aufgebracht. Das dann den ME-Effekt nutzt um aus gesendeter Energie Licht zu machen.
Steht aber auch alles im Detail auf https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adm7613
Da sind dann auch Bilder und Diagramme dazu zu sehen, inkl. Prototyp der Kabellos leuchtet.

[M.P.]

> ... Sondern ein metallisches Implantat (Prototyp) mit ca. 3x6mm Größe und einer 2mm² OLED (grob geschätzt).

Für die Bildzeitung sicherlich ausreichend, um von "Nanobot" zu schreiben ;-)


Ich habe jetzt noch einmal den ganzen Artikel durchgelesen, aber es wird nirgendwo explizit erwähnt, dass statt Elektroden Lichtreize verwendet werden... etwas verklausliert steht es aber schon im Text ...

> "Unsere neuartige drahtlose Lichtquelle vereint minimale Gerätegröße, niedrige Betriebsfrequenz und optische Stimulation", erklärt Malte Gather, Leiter des Humboldt Centres for Nano- and Biophotonics der Universität zu Köln, in einer Pressemitteilung.

> "Bei vielen neuartigen Anwendungen müssen mehrere Stellen unabhängig voneinander stimuliert werden, weshalb moderne Hirnstimulatoren oft eine große Anzahl von Elektroden enthalten", erklärt der Professor. "Im Falle der vorgestellten drahtlosen Lichtquellen können die Geräte unabhängig voneinander angesprochen und betrieben werden, ohne dass zusätzliche und möglicherweise sperrige Elektronik erforderlich ist."



1 mal bearbeitet, zuletzt am 08.03.24 19:30 durch M.P..

[Flexy]

M.P. schrieb:
--------------------------------------------------------------------------------
> > ... Sondern ein metallisches Implantat (Prototyp) mit ca. 3x6mm Größe und
> einer 2mm² OLED (grob geschätzt).
>
> Für die Bildzeitung sicherlich ausreichend, um von "Nanobot" zu schreiben
> ;-)
>
> Ich habe jetzt noch einmal den ganzen Artikel durchgelesen, aber es wird
> nirgendwo explizit erwähnt, dass statt Elektroden Lichtreize verwendet
> werden... etwas verklausliert steht es aber schon im Text ...
>
> > "Unsere neuartige drahtlose Lichtquelle vereint minimale Gerätegröße,
> niedrige Betriebsfrequenz und optische Stimulation", erklärt Malte Gather,
> Leiter des Humboldt Centres for Nano- and Biophotonics der Universität zu
> Köln, in einer Pressemitteilung.
>
> > "Bei vielen neuartigen Anwendungen müssen mehrere Stellen unabhängig
> voneinander stimuliert werden, weshalb moderne Hirnstimulatoren oft eine
> große Anzahl von Elektroden enthalten", erklärt der Professor. "Im Falle
> der vorgestellten drahtlosen Lichtquellen können die Geräte unabhängig
> voneinander angesprochen und betrieben werden, ohne dass zusätzliche und
> möglicherweise sperrige Elektronik erforderlich ist."


Der Artikel ist hier leider etwas... nicht sehr ausführlich in dieser Hinsicht.
Im Paper steht es dann aber schon sehr eindeutig. Da wird auch gleich im 2. Satz der Introduction auf "Keppeler, Schwaerzle, Harczos, et al,: Multichannel optogenetic stimulation of the auditory pathway using microfabricated LED cochlear implants in rodents, 2020" verwiesen.
Wobei das Prinzip nicht nur als Implantat verwendet werden kann - damit kann man auch vermutlich irgendwelche sonstigen extrem kleinen drahtlosen OLED-Displays realisieren. Was dann etwa in Kontaktlinsen zum Einsatz kommen könnte (Lingley, Ali, Yao et al,:A single-pixel wireless contact lens display. 2011)