Suche

zur Hauptseite

Navigation und Service


An der Schnittstelle zum Leben

Elektronik und Biologie sind zwei Fachgebiete die nicht offensichtlich zusammenhängen. Während die Elektronik Transistoren und Chips entwickelt, beschäftigt sich die Biologie mit Proteinen und Synapsen, also den Bausteinen von Leben und Intelligenz.

Wie sinnvoll eine Symbiose der beiden Felder ist, zeigen Jülicher Forscher. Mehr Verständnis wie die Schnittstellen von Elektronik und Biologie aussehen könnten, könnte helfen künstliche Netzhäute zu entwickeln oder Prothesen, die sich direkt durch das Nervensystem des Patienten steuern lassen. Oder Biochips, die schnell und zuverlässig Spurenstoffe in Luft und Wasser detektieren.

Ein wichtiger Schritt dahin ist es, die Informationswege zwischen biologischen und elektronischen Systemen zu schließen. Beispielsweise lassen sich Nervenzellen auf den Elektroden von Transistoren aufbringen, um das zeitlich variable elektrische Potential der Zellen zu verstärken und zu messen. Zellen reagieren sehr empfindlich auf Umweltgifte oder pharmazeutische Wirkstoffe. Das könnte die Bioelektronik ausnutzen, um exakte Nachweisverfahren zu entwickeln.

Um die Signalübertragung zwischen Zellmembran und Elektrodenkontakt zu verbessern, entwickeln Forscher nanostrukturierte Oberflächen etwa aus Goldstäbchen oder Biomoleküle, an denen die Zellen besonders gut anhaften und wachsen können. Auf dieser Grundlage gilt es zu verstehen, welche Information in den Stromsignalen steckt, die das Wachstum befördern – die Grundvoraussetzung, um ihre Stromsignale zuverlässig auszumessen.

Auf der anderen Seite können auch chemische Signale der Nervensynapsen detektiert werden, etwa das Molekül Dopamin. Neuartige Detektoren nutzen aus, dass das Molekül an einer Anode ein Elektron verliert und an der Kathode eines dazubekommt. Mit der passenden Elektrodengeometrie wiederholt sich der Prozess laufend und ein messbarer Strom entsteht. Selbst ein einzelnes Molekül eines zellularen Botenstoffes können so nachgewiesen werden – so können die "Gespräche" zwischen Nervenzellen belauscht werden und die Kopplung mit elektronischen Bauteilen verbessert werden.

Die Jülicher Forschung zur Bioelektronik legt auf diese Art wichtige Grundlagen, die bereits von der Industrie nachgefragt werden.


Servicemenü

Homepage