Um eine optimale Funktionalität sicherzustellen, evaluieren wir neuartige Neurotechnologien rigoros durch eine Reihe präklinischer Tests, einschließlich in vitro-, ex vivo-, kadaverischer und vivo-funktioneller Studien. Wir bewerten sowohl die physikalischen Eigenschaften unserer Geräte (mithilfe elektrochemischer, mechanischer und optischer Methoden) als auch deren funktionale Leistung in akuten und chronischen Anwendungen.

Die elektrochemische Charakterisierung umfasst Techniken wie Impedanzspektroskopie, zyklische Voltammetrie und die Analyse von Spannungstransienten als Reaktion auf elektrische Stimuli. Miniaturisierte Elektroden mit einer Größe von typischerweise 10–30 µm sind wünschenswert, um die Dimensionen neuronaler Somata nachzubilden und eine Einzelzell-Probenauflösung zu ermöglichen. Allerdings geht eine Verkleinerung der Elektrodengröße häufig mit Einschränkungen der elektrochemischen Leistung einher. Mit abnehmender Elektrodengröße steigt die Impedanz, die den Widerstand gegen den Stromfluss widerspiegelt, was die Fähigkeit der Elektroden beeinträchtigt, neuronale Aktivität über ein breites Frequenzspektrum hinweg aufzuzeichnen und zu stimulieren. Somit streben wir an, ein Gleichgewicht zwischen Elektrodendimensionen und elektrochemischer Leistung zu finden, indem wir verschiedene Strategien charakterisieren und umsetzen, wie beispielsweise die Elektroabscheidung von Metallbeschichtungen oder die Elektropolymerisation leitfähiger Polymerbeschichtungen.

Die mechanische Charakterisierung umfasst sowohl die Untersuchung der intrinsischen Eigenschaften der verwendeten Materialien (z. B. Elastizitätsmodul) als auch die Untersuchung der Auswirkungen von Design und Herstellungsverfahren auf die mechanische Stabilität der Geräte. Darüber hinaus analysieren wir das erwartete mechanische Verhalten unserer Geräte während der Implantation mithilfe analytischer Modelle, Finite-Elemente-Simulationen und experimenteller Ansätze. Dazu gehören unter anderem die Messung der Einführkräfte oder die Bewertung der Implantierbarkeit mithilfe von Gewebephantomen sowie explantierten oder kadaverischen neuronalen Modellen. Um eine langfristige Leistungsfähigkeit sicherzustellen, führen wir beschleunigte Alterungstests durch, um potenzielle Fehlermodi zu identifizieren, die durch eine längere Implantationsdauer entstehen könnten.

Zur Verbesserung der Integration implantierbarer Stealth-Neurotechnologien im Körper untersuchen wir die biologischen Auswirkungen von Materialien, Designs und Implantationsverfahren. Dies umfasst akute und chronische Studien, bei denen Elektrophysiologie, fluoreszierende Farbstoffe und Immunhistochemie eingesetzt werden, um die Vitalität und Integrität des Nervengewebes zu bewerten. Diese Untersuchungen ermöglichen es uns, den Fußabdruck der Implantation zu analysieren und Fremdkörperreaktionen in vivo zu bewerten.