OLED-auf-CMOS-Technologie: Neuer Ansatz für Lichtquellen

Die Optogenetik ermöglicht die Steuerung von genetisch veränderten Zellen mittels Licht. Durch die Einbringung lichtempfindlicher Proteine in Zellen können Forschende deren Aktivität mit Lichtimpulsen gezielt an- und ausschalten. Diese Technik findet in der Neurowissenschaft breite Anwendung, um Funktionen von Nervenzellen zu erforschen und spezifische Neuronen gezielt zu aktivieren oder zu hemmen. Kleine und selektive Lichtquellen sind hierbei essenziell, um präzise Zellreaktionen hervorzurufen. 

Die OLED-auf-Silizium-Technologie ermöglicht es, winzige, gezielt steuerbare Leuchtpixel auf einen Chip zu bringen. „Mit der OLED-auf-Silizium-Technologie können wir winzige, örtlich gezielt steuerbare Leucht-Pixel auf einen Chip bringen. Dieser Chip kann flexibel gestaltet werden, um auch in gekrümmten Strukturen, wie der Hörschnecke (Cochlea), die gewünschten Stellen zu erreichen. Dadurch kann das Licht gezielt dort eingesetzt werden, wo elektrische Stimulation allein nicht ausreicht“, erläutert Dr. Uwe Vogel, Geschäftsfeldleiter „Mikrodisplays und Sensoren“ am Fraunhofer IPMS. 

Im Projekt „NeurOpto“ wird die OLED-auf-CMOS-Technologie für oCIs weiterentwickelt. Diese Technologie wurde am Fraunhofer IPMS zunächst für Mikrodisplays entwickelt und ermöglicht CMOS-integrierte Lichtquellen mit hoher Pixeldichte, Helligkeit und geringer Leistungsaufnahme. Ziel ist es, eine pixelierte OLED-Mikrosonde zu schaffen, die über ein serielles Interface gesteuert werden kann, um Lichtimpulse präzise entlang der Frequenzachse der Cochlea zu projizieren. 

Die OLED-auf-CMOS-Technologie wurde dabei erfolgreich hinsichtlich Helligkeit und Integrationsgrad getestet. Herausforderungen bestehen jedoch weiterhin in der Flexibilität der Sonden sowie ihrer biologischen Verträglichkeit, die für den Einsatz im menschlichen Körper entscheidend sind. 

Die Technologie hat das Potenzial, nicht nur für Cochlea-Implantate, sondern auch für andere medizinische Anwendungen genutzt zu werden. Prof. Tobias Moser führt aus: „Auf optischer Stimulation beruhende intelligente implantierbare Stimulatoren könnten auch für andere medizinische Therapien wie Kehlkopfschrittmacher, Herzschrittmacher, Schmerzkontrolle, Netzhautimplantate oder Tiefenhirnstimulation eingesetzt werden.“  

Das Projekt „NeurOpto“ hat die ersten Schritte zur Nutzung der OLED-auf-CMOS-Technologie in der Optogenetik gelegt. Die Technologie wird weiterentwickelt, und die Forschenden stehen auch Anwendungen in anderen medizinischen Gebieten offen gegenüber. Obwohl die Marktreife noch einige Zeit in Anspruch nehmen wird, zeigen die bisherigen Ergebnisse vielversprechendes Potenzial. 

COMPAMED.de; Quelle: Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS