Platin–Iridium-Mikroelektroden von Advent fördern Fortschritte in der neurochemischen Sensorik

Forschende der Maynooth University haben fortschrittliche Cholin-Biosensoren entwickelt, die mit Platin–Iridium-Draht von Advent Research Materials hergestellt wurden.
Die Sensoren ermöglichen die Echtzeitüberwachung der Neurotransmitteraktivität im Gehirn und verbessern das Verständnis von Erkrankungen wie Alzheimer.

Die Wissenschaft einfach erklärt

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Maynooth University in Irland wollten verstehen, wie winzige Signale im Gehirn weitergeleitet werden. Unser Gehirn sendet diese Signale über spezielle chemische Stoffe, sogenannte Neurotransmitter. Einer davon ist Acetylcholin, das eine wichtige Rolle beim Denken, Lernen und Erinnern spielt.

Wenn das Gehirn Acetylcholin verwendet, zerfällt es in eine andere Substanz namens Cholin.
Durch die Messung von Cholin können Forschende feststellen, wie aktiv das Nachrichtensystem des Gehirns ist.

Dafür bauten sie einen winzigen Sensor – so klein, dass er in das Gehirn einer Maus eingeführt werden kann, ohne Schaden anzurichten. Der Sensor besteht aus einem dünnen Draht aus Platin und Iridium, geliefert von Advent Research Materials. Dieser Draht leitet Strom und wandelt chemische Veränderungen im Gehirn in elektrische Signale um.

Der Sensor wurde mit einem Enzym namens Cholinoxidase beschichtet. Wenn Cholin mit diesem Enzym reagiert, entsteht ein kleiner elektrischer Strom. Durch die Messung dieses Stroms können Wissenschaftler sehen, wann und wie viel Cholin im Gehirn vorhanden ist.

Das Team testete den Sensor an Mäusen und stellte fest, dass er über mehrere Wochen stabil funktionierte. Dabei konnte beobachtet werden, wie sich die Cholinspiegel während Ruhe, Aktivität und nach der Gabe bestimmter Medikamente veränderten.

Diese Methode hilft, Erkrankungen wie Alzheimer oder Gedächtnisverlust besser zu verstehen, da die Gehirnchemie jetzt in Echtzeit beobachtet werden kann.

Förderung von Innovation in der Neurowissenschaft

An der Maynooth University definieren Forschende neu, wie Gehirnchemie gemessen wird. Ihre jüngsten Arbeiten zeigen eine neue Klasse miniaturisierter Cholin-Biosensoren, die Platin–Iridium-Draht von Advent Research Materials verwenden, um hohe Empfindlichkeit und Stabilität in Tierversuchen zu erreichen.

Diese Mikrosensoren ermöglichen die Echtzeitbeobachtung von Neurotransmitter-Dynamiken und helfen zu verstehen, wie Gehirnzellen miteinander kommunizieren – und wie sich diese Kommunikation bei Erkrankungen wie Alzheimer, Parkinson und Schizophrenie verändert.

Die Rolle des Platin–Iridium-Drahts von Advent

Die Biosensoren wurden aus 75 µm starkem Platin–Iridium-Draht gefertigt, geliefert von Advent Research Materials.
Diese Legierung wurde aufgrund ihrer überragenden Leitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität ausgewählt – entscheidend für eine stabile, langfristige Leistung im neuralen Gewebe.

Der kleinere 75 µm-Durchmesser – im Vergleich zu früheren Designs mit 125 µm – ermöglichte es den Forschenden, scheibenförmige Elektroden mit minimalem Platzbedarf zu entwickeln.
Diese Verkleinerung reduzierte die Gewebeschädigung bei der Implantation, während die elektrochemische Aktivität hoch blieb und präzise Signalerfassung gewährleistete.

Fortschritte bei der Cholinerkennung im Gehirn

Jeder Sensor wurde mit Cholinoxidase beschichtet – einem Enzym, das mit Cholin (einem Marker des Acetylcholin-Stoffwechsels) reagiert und Wasserstoffperoxid bildet.
Das entstehende elektrochemische Signal, gemessen über den Platin–Iridium-Draht von Advent, zeigt Echtzeitveränderungen der cholinergen Aktivität, die für Lernen, Gedächtnis und Aufmerksamkeit entscheidend ist.

Das Team zeichnete kontinuierliche Daten aus Hirnregionen wie Hippocampus und präfrontalem Kortex auf und beobachtete dynamische Schwankungen der Cholinspiegel, die mit Medikamenteneinflüssen, Verhaltenszuständen und zirkadianen Rhythmen zusammenhingen.

Zentrale Ergebnisse

Das neue Design behielt eine hervorragende Empfindlichkeit und Selektivität – auch bei kleineren Größen.

• Die Sensoren funktionierten wochenlang zuverlässig in vivo, was längere Studien an frei beweglichen Mäusen ermöglichte.
• Die Messergebnisse stimmten stark mit den bekannten physiologischen Wirkungen von Medikamenten wie Donepezil und Scopolamin überein – ein Beweis für die Genauigkeit.
• Die Technologie erkannte auch reduzierte Cholinfreisetzung nach gezielter Nervenschädigung, ein Modell für neurodegenerative Prozesse.

Diese Ergebnisse bestätigen, dass die modifizierten Platin–Iridium-Mikroelektroden ein leistungsstarkes neues Werkzeug für die kontinuierliche, Echtzeit-Überwachung neurochemischer Prozesse darstellen.

Anwendungen und Bedeutung

Diese Forschung zeigt, wie hochreiner Platin–Iridium-Draht den Fortschritt in der Biosensor- und Neurowissenschaftstechnik ermöglicht.
Die Fähigkeit, Neurotransmitteraktivität in diesem Maßstab zu verfolgen, könnte Studien zur kognitiven Funktion revolutionieren und die Arzneimittelentwicklung für neurologische Erkrankungen beschleunigen.

Advent Research Materials liefert weiterhin präzise Drähte und Folien an Universitäten und Forschungsinstitute, die Biosensoren, neuronale Schnittstellen und andere mikroelektronische Medizintechnologien entwickeln.

Vollständige Studie

Diese Arbeit wurde von Paul G. Jones, Aoife Kelly und Kolleginnen und Kollegen an der Maynooth University in Zusammenarbeit mit internationalen Partnern durchgeführt.
Sie wurde im European Journal of Neuroscience (November 2025) unter dem Titel veröffentlicht: "Development of a microelectrochemical choline biosensor for chronic in vivo monitoring of cholinergic neurotransmission in mice."

Zitat:
Jones, P.G., Kelly, A., et al. (2025). Development of a microelectrochemical choline biosensor for chronic in vivo monitoring of cholinergic neurotransmission in mice. Eur. J. Neurosci., 62(11), e16636.
DOI: 10.1111/ejn.16636