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Infineon: Neuronensensor
Veröffentlicht am 11.02.2003 13:59:57

Im Bereich der Neurowissenschaften ist Infineon Technologies in Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut durch einen neuen Biosensor-Chip nun ein bedeutender Schritt gelungen. Der Chip verstärkt die Signale der Nervenzellen, deren Spitzenwerte je nach Zelltyp zwischen 100 µV und 5 mV liegen, und ermöglicht so eine Auswertung. Auf dem 5 x 6 mm kleinen Chip befinden sich neben den Sensoren auch Schaltungen zur Auswertung und zur Analyse. Pro Quadratmillimeter arbeiten 16.384 hochempfindliche Sensoren, wodurch statistisch mindestens ein Sensor eine Nervenzelle berührt.

Dies ist gewaltig vor allem, da konkurrierende Systeme eine rund 300 mal niedrigere Sensordichte haben. Diese nutzten beispielsweise auf Glas aufgedampfte Metallbahnen zur Kontaktierung von Nervenzellen. Der Abstand zwischen den einzelnen Sensoren beim Infineon-Sensorchip zueinander beträgt 8µm, wohingegen ein Neuron (Nervenzelle) einen Durchmesser von 10 und 50 Mikrometern aufweist. Jeder Sensor nimmt 2.000 Messwerte pro Sekunde auf.

„Infineon nutzt in der Forschungsarbeit das Wissen um Siliziumtechnik eines halben Jahrhunderts. Was zum Beispiel das Verhältnis von Signal- und Rauschgrößen betrifft, arbeiten wir beim Neuro-Chip eng an der Grenze dessen, was theoretisch überhaupt möglich ist“, sagte Dr. Roland Thewes, der bei Infineon in der Grundlagenforschung die Aktivitäten zu elektronischen Biochips leitet.

Da der Chip einfach unter die Zellen geschoben wird und diese dann mit den Sensoren verwachsen, wird das Gewebe nicht verletzt und kann im Labor auch mehrere Wochen am Leben gehalten werden.
Ideale Ausgangssituation um Neurowissenschaften zu betreiben. Man so unter kontrollierten Bedingungen Zellgewebe untersuchen und beobachten wie sie auf elektrische Stimulation oder bestimmte Substanzen reagieren.

Erste erfolgreiche Messungen mit dem Neuro-Chip wurden am Max-Planck-Institut in Martinsried bei München an Hirnzellen von Schnecken durchgeführt. Das dortige Team um Professor Peter Fromherz hat die Entwicklungsarbeiten als wissenschaftlicher Projektpartner von Infineon begleitet.

"Hier geht ein Traum in Erfüllung, dass unsere langjährige Grundlagenforschung über hybride Neuron-Halbleiter-Systeme nun in einen High-Tech-Chip einmündet. Die Entwicklung des Infineon-Teams auf der Basis modernster Mikroelektronik eröffnet ungeahnte Möglichkeiten für Anwendungen in Biomedizin, Biotechnologie und Hirnforschung“, so Fromherz.

Das Programm bei Infineon geht natürlich noch weiter. Wissenschaftler versprechen sich von dieser Innovation vor allem neue Erkenntnisse über den Neuronen-Dschungel im menschlichen Gehirn. Mehr als 100 Milliarden Nervenzellen stehen dort in ständigem Informationsaustausch.



Der jetzt vorgestellte Sensorchip ist Teil eines Gesamtprojekts im Bereich Biotechnologie bei Infineon. Bereits 2002 konnte der Halbleiterhersteller den weltweit ersten Biochip zur elektronischen Analyse von Biomolekülen sowie im Jahr davor einen Chip mit optischem Auswerteverfahren präsentieren

Infineon

wan

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