Implantierbare neuronale Schnittstelle für Cochlea-Implantate

Um den weltweiten Mangel an Cochlea-Implantaten zu beheben, wurde das südkoreanische Start-up TODOC gegründet. Das Unternehmen hat es sich zur Aufgabe gemacht, mithilfe eines Ultrakurzpuls-Lasersystems, dem LPKF ProtoLaser R, maschinell herstellbare Cochlea-Elektroden-Arrays zu entwickeln.

Ein herkömmliches Cochlea-Elektroden-Array besteht aus 16 bis 22 Elektrodenkontakten aus einer Platinlegierung und Leitungen, die in medizinischem Silikon eingebettet sind. Die maximalen Abmessungen liegen bei 0,4 mm bis 0,8 mm im Durchmesser und 20 mm in der Länge.

Mit der genannten Anzahl von Elektroden und Leitungen wurde vor 20 Jahren ein bahnbrechender, neuer Standard gesetzt. Seitdem gab vielfältige Versuche, das Cochlea-Elektroden-Array mithilfe eines Halbleiter-Herstellungsprozesses zu fertigen. Leider sind jedoch das Grundmaterial und der für die Halbleiter geeignete Prozess nicht biologisch verträglich.

Das Unternehmen TODOC wurde 2015 gegründet und setzte ab 2016 den LPKF ProtoLaser U3 sowie zwei Jahre später das Ultrakurzpuls-Lasersystem LPKF ProtoLaser R ein, um Mikrostrukturen auf einer Folie aus einer Platinlegierung herzustellen. Dank dieser Lasersysteme ist es TODOC nun gelungen, sogar 32 Kanäle auf der biokompatiblen Legierung unterzubringen. Die Herstellung wurde so weit wie möglich automatisiert. So lassen sich nun alle 32 Kanäle in einem Durchgang herstellen.

Kyou Sik Min, Eigentümer und Gründer von TODOC, und seine Kollegen haben auf der Platinfolie Linien mit einer Breite von 16 µm in einem Abstand von 32 µm strukturiert und Kontakte sowie Anschlussleitungen für 32 Kanäle in nur einem Prozessschritt integriert - anstatt Elektroden für 22 Kanäle manuell herzustellen. Für das fertige Elektroden-Array sind nur noch einzelne Prozessschritte zum Verkapseln der Kontakte und Leitungen notwendig. Mit diesem Fertigungsprozess hat TODOC das erste kommerziell verfügbare Cochlea-Elektroden-Array mit 32 Kanälen entwickelt und auf den Markt gebracht.

Das neue System wurde 2021 zunächst auf dem südkoreanischen Markt 2021 eingeführt. Nun plant TODOC den weltweiten Ausbau seines Vertriebsnetzes. Das Unternehmen strebt an, Cochlea-Implantationsoperationen auch für Menschen in Entwicklungsländern verfügbar zu machen, die aufgrund des gegenwärtigen Missverhältnisses aus Angebot und Nachfrage im heutigen Marktumfeld keine Cochlea-Implantate erhalten können. Ziel ist es, Menschen auf allen Kontinenten helfen zu können - ohne Beschränkungen allein aufgrund der Kosten.

Ein wissenschaftlicher Bericht zu diesem Thema mit dem Titel 'Manufacturable 32-Channel Cochlear Electrode Array and Preliminary Assessment of Its Feasibility for Clinical Use' ('Maschinell herstellbares Cochlea-Elektroden-Array mit 32 Kanälen und vorläufige Machbarkeitsbewertung für die klinische Anwendung') ist auf der folgenden Website unter dem Punkt 'Publikationen und Referenzen' verfügbar: https://www.lpkf.com/de/branchen-technologien/research-inhouse-pcb-prototyping/medical-research.