Elektroden sind das Kernelement von Überwachungssystemen. Heutige Elektroden erfassen zum Beispiel elektrische Muskelsignale (EMG) oder neuronale Signale (EEG), sind aus Metall gefertigt und mit einer Gelschicht versehen. Bei Langzeitmessungen trocknet das Gel aus und verhindert eine zuverlässige Messung am Patienten. Neben der Notwendigkeit elektrischer Leitfähigkeit und direktem Hautkontakt müssen Elektroden weitere Anforderungen wie Biokompatibilität, geringer Übergangswiderstand und hohe Anpassungsfähigkeit an die Hautkontur erfüllen. Diese Anforderungen können durch gedruckte Elektroden aus Graphen-Nanomaterialien erfüllt werden. Allerdings sind auf dem Markt kaum geeignete Graphentinten für den Tintenstrahldruck erhältlich, infolgedessen fehlen auch industrielle Druckverfahren für diese Tinten.
In BMBF-Projekt NanoEDGE, koordiniert vom Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT, wird eine Tinte aus Graphen-Nanopartikeln für den Tintenstrahldruck und ein skalierbares Druckverfahren entwickelt sowie in Folge eine ressourceneffiziente Prozesskette, um Elektroden für den direkten Hautkontakt herzustellen. Die Entwicklung der graphenbasierten Tinte basiert auf einer handelsüblichen Graphentinte. Um diese druckfähig zu machen, muss sie modifiziert werden. Ethanol wird zugesetzt, damit Blasen vermieden werden und die Oberflächenspannung der Tinte verringert wird. Hinzugefügte Kohlenstoff-Nanopartikel sollen die Abriebfestigkeit der gedruckten Strukturen erhöhen. Zur Verbesserung der Bedruckbarkeit und der elektrischen Leitfähigkeit und zum Erzielen einer glatten Oberfläche gedruckter Strukturen, kommt ein Tensid zum Einsatz.
Die in NanoEDGE entwickelten Sensoren finden Anwendung in der anspruchsvollen Erkennung von Signalen, die den psychischen Zustand anzeigen, wie neuronale, physiologische und Muskelsignale. Dies ermöglicht eine umfassendere Darstellung der mentalen Prozesse und damit eine deutliche Verbesserung der Diagnose psychischer Störungen und der funktionellen Wiederherstellung. Insbesondere zielt das Projekt auf die Erprobung neuartiger und kostengünstiger Hautelektronik-Technologien für EEG-basierte Neurofeedback-Systeme ab. NanoEDGE adressiert daher auf einige der dringendsten wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Herausforderungen - die Senkung der Kosten für die Behandlung psychischer Störungen.
MEDICA.de; Quelle: Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT
