DE102007020376B4 - Vorrichtung zum langsamen Durchdringen einer biologischen Barriere oder eines biologischen Gewebes mit einem spitzen Objekt - Google Patents

Vorrichtung zum langsamen Durchdringen einer biologischen Barriere oder eines biologischen Gewebes mit einem spitzen Objekt Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zum Durchdringen einer biologischen Barriere oder eines biologischen Gewebes, die zumindest ein Objekt (1) mit einem vorderen spitzen Ende und einem hinteren Ende sowie einen an einer Vorderseite stumpfen Körper aus einem bioabbaubaren Material (3) umfasst, das sich bei Kontakt der Vorderseite des Körpers mit der Barriere oder dem Gewebe von der Vorderseite des Körpers her gerichtet abbaut, wobei das Objekt (1) zumindest im Bereich des spitzen Endes so in den Körper aus bioabbaubarem Material (3) eingebettet ist, dass das spitze Ende zur Vorderseite des Körpers aus bioabbaubarem Material (3) ausgerichtet ist.

Description

  • Technisches Anwendungsgebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Durchdringen einer biologischen Barriere oder eines biologischen Gewebes, insbesondere für ein langsames, gewebeschonendes Eindringen eines spitzen Objekts durch eine biologische Membran. Eine derartige Vorrichtung kann beispielweise für die Implantation von Nadelelektroden in den Cortex eingesetzt werden, die mit geringst möglicher Zerstörung des Hirngewebes ablaufen soll.
  • Stand der Technik
  • Für die Stimulation und Ableitung von elektrischen Signalen in vivo ist die Implantation von geeigneten Elektrodensystemen in das biologische Gewebe erforderlich. Aus P. J. Rousche et al, „A method for pneumatically inserting an array of penetrating electrodes into cortical tissue", Annals of Biomedical Engineering, Vol. 20, Seiten 413 bis 422, 1992, ist es bspw. bekannt, ein Nadelelektrodenarray mit Hilfe eines pneumatischen Systems bei hoher Geschwindigkeit in den Cortex zu implantieren. Die hohen Geschwindigkeiten von ≥ 8,3 m/s sind erforderlich, um alle Elektroden des Arrays ausreichend tief ins Gewebe einzubringen, führen jedoch zu einer unerwünschten Zerstörung des Gewebes.
  • R. Eckhorn et al, „A new method for the insertion of multiple microprobes into neural and muscular tissue, including fiber electrodes, fine wires, needles and microsensors", Journal of Neuroscience Methods, 49 (1993), Seiten 175 bis 179, beschreiben ein Verfahren Implantation von feinen Faser- oder Nadelelektroden, bei denen diese getrennt voneinander mit einer mikromotorisch angetriebenen Vorrichtung mit Schrittweiten von 1 μm in das Gewebe eingebracht werden.
  • Ein Elektrodensystem zur Stimulation und Ableitung bioelektrischer Signale, bei dem sich die Elektroden im implantierten Zustand bewegen und nachjustieren lassen, wird von J. Muthuswany et al, „An Array of Microactuated Microelectrodes for Monitoring Single-Neuronal Activity in Rodents", IEEE Transactions an Biomedical Engineering, Vol. 52, No. 8, August 2005, Seiten 1470 bis 1477 beschrieben. Dieses Elektrodensystem nutzt thermisch basierte Mikroaktoren zur Bewegung der Elektroden. Die Bewegung erfolgt nicht kontinuierlich, sondern schrittweise mit Schrittweiden von 8,8 μm.
  • Aus der DE 10 2004 053 596 A1 ist ein Verfahren zur zellschonenden Manipulation einzelner Zellen bekannt, bei dem eine Zellschädigung durch eine sehr langsame Manipulationsgeschwindigkeit vermieden wird. Den Zellen wird bei der Manipulation genügend Zeit gegeben, sich neu zu ordnen, so dass eine Zellschädigung umgangen werden kann. Das Manipulationswerkzeug wird bei dieser Druckschrift mit einem piezoelektrischen Antrieb oder einem Magnetantrieb vorgetrieben, der eine Einstellung der langsamen Vortriebgeschwindigkeit ermöglicht.
  • Die DE 103 07 487 A1 beschreibt Verfahren und Vorrichtungen zur verletzungsfreien Bewegung einer Sonde durch biologisches Zellmaterial. Für die Bewegung wird eine spezielle Antriebseinrichtung benötigt, mit der die Vortriebsgeschwindigkeit genau kontrolliert werden kann.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum langsamen Durchdringen einer biologischen Barriere oder eines biologischen Gewebes anzugeben, die sich mit geringerem Steuerungsaufwand realisieren lässt.
  • Darstellung der Erfindung
  • Die Aufgabe wird mit der Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen entnehmen.
  • Die vorgeschlagene Vorrichtung umfasst zumindest ein Objekt mit einem vorderen spitzen Ende und einem hinteren Ende, vorzugsweise ein nadelförmiges Objekt, sowie einen an der Vorderseite stumpfen Körper aus einem bioabbaubaren Material, das sich bei Kontakt der Vorderseite des Körpers mit der Barriere oder dem Gewebe von der Vorderseite des Körpers her gerichtet abbaut. Das Objekt ist bei dieser Vorrichtung zumindest im Bereich des spitzen Endes so in den Körper eingebettet, dass das spitze Ende zur Vorderseite des Körpers ausgerichtet ist. Unter einem gerichteten Abbau wird hierbei verstanden, dass sich der Körper bei Kontakt mit der biologischen Barriere oder dem biologischen Gewebe nicht gleichzeitig im gesamten Volumen sondern hauptsächlich von der Kontaktfläche her abbaut.
  • Der Einsatz der vorliegenden Vorrichtung erfordert keine spezielle Antriebseinrichtung, mit der sehr langsame Bewegungsgeschwindigkeiten mit hoher Genauigkeit erzielt werden müssen. Vielmehr muss beim Einsatz der vorliegenden Vorrichtung der Körper mit dem eingebetteten Objekt lediglich über längere Zeit gegen die zu durchdringende biologische Barriere oder das biologische Gewebe gedrückt werden. Dies kann mit beliebigen Mitteln erfolgen. Alternativ kann auch die biologische Barriere oder das biologische Gewebe einen entsprechenden Druck auf den Körper ausüben. Beides erfordert eine dem spitzen Ende des Objekts gegenüberliegende Aufnahmefläche des Körpers für die Druckkraft, die zur Querschnittsfläche des spitzen Endes ein Flächenverhältnis von zumindest 10:1, vorzugsweise ≥ 100:1, besonders bevorzugt ≥ 1000:1 aufweisen sollte.
  • Das spitze Objekt durchdringt bei Anpressen des Körpers mit seiner Vorderseite an die biologische Barriere oder das Gewebe diese mit einer Geschwindigkeit, mit der das bioabbaubare Material in Kontakt mit der Barriere oder dem Gewebe abgebaut wird. Durch definierte Wahl des bioabbaubaren Materials in Abhängigkeit von den Eigenschaften der biologischen Barriere oder des biologischen Gewebes kann über die Abbauzeit die Geschwindigkeit eingestellt werden, mit der das Objekt die biologische Barriere bzw. das biologische Gewebe durchdringt. Vorzugsweise wird das bioabbaubare Material so gewählt, dass sich eine Eindringgeschwindigkeit zwischen 0,1 μm/h und 500 μm/h ergibt. Durch das entsprechend langsame Eindringen in die biologischen Zellverbände werden Gewebeschädigungen beim Eindringen minimiert.
  • Das spitze Ende hat dabei vorzugsweise einen Durchmesser an der Spitze, der < 200 μm, besser < 10 μm, besonders bevorzugt < 1 μm beträgt. Der an der Vorderseite stumpfe Körper hat dann an der Vorderseite einen gegenüber der Spitze größeren Durchmesser.
  • Das Objekt muss hierbei von der Spitze ausgehend bis zu einer Länge in den Körper eingebettet sein, die zumindest der beabsichtigten Eindringtiefe des Objekts in den biologischen Zellverbund entspricht. Die Form des Körpers aus bioabbaubarem Material ist dabei unerheblich, solange die Vorderseite dieses Körpers, mit der der Körper gegen die biologische Barriere oder das biologische Gewebe gedrückt wird, nicht spitz oder scharf ausgebildet ist. Die Vorderseite kann im Bereich der Spitze des Objekts bspw. eben oder abgerundet sein. Der Körper kann hierbei bspw. die Form einer Platte oder eines Zylinders aufweisen. Das Objekt selbst kann bspw. Elektrodenkontakte für eine Stimulation oder Ableitung bioelektrischer Signale aus dem Gewebe aufweisen. Auch andere Ausgestaltungen, bspw. als Kapillarröhrchen sind selbstverständlich möglich. Die jeweilige Ausgestaltung hängt nur von der Anwendung ab, aufgrund der das Objekt die biologische Barriere oder das biologische Gewebe durchdringen soll. Selbstverständlich lassen sich auch mehrere Objekte, auch in zusammenhängender Form, in den biologisch abbaubaren Körper einbetten. Auf diese Weise lässt sich bspw. auch ein Array aus Nadelelektroden gewebeschonend in den Cortex implantieren.
  • Die für das Eindringen des Objekts erforderliche Kraft, mit der der bioabbaubare Körper mit dem Objekt gegen die biologische Barriere oder das biologische Gewebe (oder umgekehrt) gedrückt werden muss, lässt sich entweder experimentell vorab bestimmen oder aus ggf. bekannten Untersuchungen ableiten. So beschreiben bspw. M. A. Howard et al., „Measurement of the Force Required to Move a Neurosurgical Probe Through in vivo Human Brain Tissue", IEEE Transactions an Biomedical Engineering 46, No. 7, July 1999, Seiten 891–894, eine Messung der Kräfte, die für das Eindringen von Objekten in den Cortex erforderlich sind.
  • In einer Ausgestaltung der Vorrichtung liegt das Objekt mit seiner Rückseite an einem Substrat an, auf dem der Körper aus bioabbaubarem Material als Schicht aufgebracht ist. Das Objekt ist dabei vollständig in die Schicht bzw. den Körper eingebettet. Die für das Durchdringen der biologischen Barriere oder des biologischen Gewebes mit dem Objekt erforderliche Kraft wird hierbei über das Substrat auf das Objekt und den Körper aus bioabbaubarem Material ausgeübt.
  • Bei allen Ausgestaltungen der Vorrichtung schließt die Spitze des Objekts vorzugsweise bündig mit der Vorderseite des Körpers aus bioabbaubarem Material ab. Dies ist selbstverständlich nicht in jedem Falle erforderlich. Verbleibt eine Materialschicht zwischen der Spitze des Objekts und der Vorderseite des Körpers, so beginnt der Eindringvorgang erst nach Abbau dieser Schicht.
  • In einer weiteren Ausgestaltung sind in den Körper aus bioabbaubarem Material bioreaktive Stoffe eingelagert, die mit dem Abbau des Körpers freigesetzt werden. Hierbei kann es sich insbesondere um Medikamente handeln, die bspw. Entzündungsreaktionen im Gewebe lindern oder hemmen oder die die Zellhaftung der Gewebezellen zueinander verringern, um das Eindringen in das Gewebe zu erleichtern.
  • In einer Ausgestaltung der vorgeschlagenen Vorrichtung ist das Objekt vollständig in den Körper eingebettet, wobei die Rückseite des Objekts von der rückseitigen Begrenzung des Körpers beabstandet ist. Dies ermöglicht eine vollständige Implantation des Objekts in das biologische Gewebe, bspw. den Cortex. Die vollständige Implantation ist abgeschlossen, sobald das bioabbaubare Material bis zur Rückseite des Körpers abgebaut ist. Bis zu diesem Zeitpunkt wird der Körper mit der entsprechenden Kraft gegen die biologische Barriere oder das biologische Gewebe gedrückt oder die biologische Barriere bzw. das biologische Gewebe übt einen Druck auf den Körper aus.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die vorgeschlagene Vorrichtung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen ohne Beschränkung des durch die Patentansprüche festgelegten Schutzbereichs nochmals näher erläutert. Hierbei zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Ausgestaltung der vorgeschlagenen Vorrichtung vor dem Durchdringen einer biologischen Barriere bzw. eines biologischen Gewebes;
  • 2 die Vorrichtung gemäß 1 nach einem teilweisen Eindringen in biologisches Gewebe;
  • 3 die Vorrichtung der 1 nach dem kompletten Eindringen des Objekts;
  • 4 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausgestaltung der vorgeschlagenen Vorrichtung vor dem Eindringen des Objekts;
  • 5 die Vorrichtung der 4 nach dem vollständigen Eindringen des Objekts in das biologische Gewebe;
  • 6 die Vorrichtung der 4 nach dem vollständigen Abbau des bioabbaubaren Materials; und
  • 7 ein weiteres Beispiel für eine Ausgestaltung der vorgeschlagenen Vorrichtung.
  • Wege zur Ausführung der Erfindung
  • Bei der Implantation von Objekten in biologisches Gewebe, bspw. bei der in vivo Implantation von Nadelelektroden in den Cortex, muss das Objekt durch eine biologische Barriere bzw. biologisches Gewebe eindringen. Bei dem Eindringen kommt es in der Regel zur Zerstörung von biologischen Zellen, da das eindringende Objekt die Zellmembran durchdringt oder zerreißt. Eine Zerstörung kann vermieden werden, wenn die Geschwindigkeit der Eindringbewegung ausreichend gering ist, insbesondere kleiner als die Umordnungs geschwindigkeit des Zytoskeletts der Zellen an der biologischen Barriere. Dies ist bei einzelnen Zellen für Geschwindigkeiten von < 300 μm/h der Fall.
  • Bei der vorgeschlagenen Vorrichtung wird die geringe Geschwindigkeit durch die Verwendung eines bioabbaubaren Materials, insbesondere eines biodegradierbaren Polymers eingestellt. Dabei ist das Objekt zunächst in das biodegradierbare Polymer eingebettet. Dieser Verbund wird unter Anwendung einer Vorspannung bzw. Kraft gegen das biologische Gewebe gedrückt. Das Polymer degradiert von der Oberfläche aus, wobei das eingebettete Objekt nach und nach freigesetzt wird. Aufgrund der Vorspannung bzw. der aufgewendeten Kraft dringt es dabei sehr langsam in das Gewebe ein. Nach vollständigem Abbau des Polymers hat das Objekt seine Endposition im Gewebe erreicht.
  • 1 zeigt hierzu eine beispielhafte Ausgestaltung der vorgeschlagenen Vorrichtung in schematischer Darstellung. Das in diesem Beispiel nadelförmige Objekt 1, das in das biologische Gewebe 2 eindringen soll, ist zunächst vollständig in eine Schicht aus dem degradierbaren Polymer 3 eingebettet. Das nadelförmige Objekt 1 ist an einem Substrat 4 aus nicht degradierbarem Material befestigt. Über dieses Substrat 4 wird eine Druckkraft 5 auf das nadelförmige Objekt 1 und die degradierbare Polymerschicht 3 übertragen.
  • Durch Wahl eines degradierbaren Polymers 3, das von der Oberfläche in Kontakt mit der biologischen Barriere her degradiert, wird das Material an der Grenzfläche zwischen dem Polymer 3 und dem biologischen Gewebe 2 mit der Zeit aufgelöst. Dabei wird das nadelförmige Objekt 1 langsam freigelegt und dringt unter Einwirkung der Druckkraft 5 in das biologische Gewebe 2 ein. Da die Degradation des Polymers 3 sehr langsam erfolgt, ist die Eindringgeschwindigkeit des nadelförmigen Objekts 1 so langsam, dass sie unterhalb der Umordnungsgeschwindigkeit des Zytoskeletts der Zellen an der biologischen Barriere liegt, wodurch die Schädigung der Zellen minimiert wird. Ein geeignetes degradierbares Polymer ist bspw. Polyorthoester.
  • 2 zeigt hierzu einen Zwischenzustand, bei dem bereits eine dünne Schicht des bioabbaubaren Polymers 3 abgebaut und das nadelförmige Objekt 1 teilweise in das biologische Gewebe 2 eingedrungen ist.
  • 3 stellt den Endzustand dar, bei dem das Polymer 3 vollständig degradiert ist, so dass das nadelförmige Objekt 1 zu diesem Zeitpunkt vollständig in das biologische Gewebe 2 eingedrungen ist.
  • 4 zeigt eine weitere beispielhafte Ausgestaltungsmöglichkeit der vorgeschlagenen Vorrichtung in schematischer Darstellung. Das nadelförmige Objekt 1 ist hierbei ebenfalls vollständig in das bioabbaubare Polymer 3 eingebettet, wobei zwischen der rückseitigen Begrenzungsfläche des Polymerkörpers und der Rückseite des nadelförmigen Objekts 1 ein Abstand besteht. Durch diesen Abstand befindet sich noch bioabbaubares Material hinter dem nadelförmigen Objekt 1. Mit einer derartigen Ausgestaltung der Vorrichtung kann das nadelförmige Objekt 1 die biologische Barriere vollständig durchdringen und hinter sich wieder verschließen, wie in den 5 und 6 dargestellt ist.
  • Das nadelförmige Objekt 1 kann hierbei bspw. aus einem bioabbaubaren Material bestehen, in das bioreaktive Materialien, insbesondere Medikamente, eingelagert sind. Diese Medikamente werden dann mit dem Abbau des bioabbaubaren Materials freigesetzt. Das bioabbaubare Material des nadelförmigen Objekts 1 ist dabei selbstverständlich so gewählt, dass es sich langsamer abbaut als das bioabbaubare Material 3 des Körpers, in das das nadelförmige Objekt 1 zunächst eingebettet ist.
  • Auch hier wird auf den Körper bzw. die Schicht aus bioabbaubarem Polymer 3 und somit auf das nadelförmige Objekt 1 eine Kraft 5 ausgeübt, mit der der Körper bzw. das nadelförmige Objekt 1 gegen das biologische Gewebe 2 gedrückt wird. Nach dem Abbau des bioabbaubaren Polymers 3 bis zu einer Dicke, die die Länge des nadelförmigen Objekts 1 übersteigt, ist das nadelförmige Objekt 1 vollständig in das Gewebe 2 eingedrungen, wie aus 5 ersichtlich ist. Das degradierbare Material unmittelbar hinter dem rückseitigen Ende des nadelförmigen Objekts 1 baut sich dabei von der Seite her ebenfalls mit der Zeit ab, so dass sich die Öffnung im Gewebe 2 langsam wieder verschließt. 6 zeigt den Endzustand, bei dem das Polymer vollständig degradiert ist, so dass das nadelförmige Objekt 1 hier vollständig im biologischen Gewebe 2 implantiert ist.
  • Die Ausgestaltungen der vorangegangenen Figuren zeigen jeweils ein Substrat 4 hinter dem Körper aus bioabbaubarem Polymer 3. Dies ist nicht unbedingt erforderlich. Vielmehr lässt sich die Druckkraft 5 auch direkt auf den Körper aus bioabbaubarem Polymer 3 oder das nadelförmige Objekt ausüben. Dies kann über das biologische Gewebe selbst oder bspw. auch über einen Stempel 7 erfolgen, wie er in der 7 schematisch dargestellt ist. In diesem Beispiel ist der Körper aus bioabbaubarem Material 3 zylinderförmig ausgebildet und wird in einer Führungshülse 6 geführt. Die Führungshülse 6 ist in diesem Beispiel an der dem Gewebe zugewandten Seite verbreitert und liegt auf dem Gewebe 2 auf. Durch Ausüben einer Kraft 5 auf den Stempel 7 wird auch hier das nadelförmige Objekt 1 mit der Geschwindigkeit des Abbaus des bioabbaubaren Polymers 3 langsam in das Gewebe 2 eingedrückt.
  • Der Körper aus bioabbaubarem Material kann in einer weiteren Ausgestaltung auch bspw. kugelförmig ausgebildet sein, wobei mehrere in radialer Richtung ausgerichtete nadelförmige Objekte in den Körper eingebettet sind. Der Durchmesser des Körpers kann in einer derartigen Ausgestaltung bspw. < 50 μm betragen. Ein oder mehrere dieser Körper werden dann in das biologische Gewebe eingebracht, bspw. eingespritzt. Durch den über das Gewebe auf die Körper ausgeübten Druck baut sich das bioabbaubare Material der Körper ab und die nadelförmigen Objekte dringen langsam durch die Zellmembrane der benachbarten Zellen. Die nadelförmigen Objekte müssen dabei kleiner als die Zellen dimensioniert sein. Mit einer derartigen Vorgehensweise lassen sich bspw. Stoffe in einzelne Zellen einbringen.
  • Bei Ausgestaltung des nadelförmigen Objekts 1 als Röhrchen (Mikropipette), das in das Gewebe eingeführt wird und dort verbleibt, wird ein künstlicher Kanal geschaffen, der bspw. zum Ein- und Ausleiten von Flüssigkeiten durch die Membran verwendet werden kann. Das nadelförmige Objekt 1 kann auch Elektrodenkontakte tragen, die z. B. zur Stimulation und Signalableitung in Nervenzellen eingesetzt werden können. Weiterhin ist bei entsprechender Ausgestaltung des nadelförmigen Objekts auch ein Einsatz im Bereich der Mikrofluidik möglich. Dies ist selbstverständlich keine abschließende Aufzählung der Möglichkeiten. Die Funktion des Objektes, das nicht in jedem Falle nadelförmig ausgestaltet sein muss, kann vielmehr beliebig gewählt werden, da das mit der vorgeschlagenen Vorrichtung möglichst gewebeschonende Eindringen nicht von dieser Funktion des Objekts abhängt.
  • Die Vorrichtung lässt sich auch zum Durchdringen einer biologischen Barriere oder eines biologischen Gewebes außerhalb des menschlichen oder tierischen Körpers, bspw. in Zellkulturen einsetzen.
  • 1
    nadelförmiges Objekt
    2
    biologisches Gewebe
    3
    biologisch abbaubares Polymer
    4
    Substrat
    5
    Kraft
    6
    Führungshülse
    7
    Stempel

Claims (13)

  1. Vorrichtung zum Durchdringen einer biologischen Barriere oder eines biologischen Gewebes, die zumindest ein Objekt (1) mit einem vorderen spitzen Ende und einem hinteren Ende sowie einen an einer Vorderseite stumpfen Körper aus einem bioabbaubaren Material (3) umfasst, das sich bei Kontakt der Vorderseite des Körpers mit der Barriere oder dem Gewebe von der Vorderseite des Körpers her gerichtet abbaut, wobei das Objekt (1) zumindest im Bereich des spitzen Endes so in den Körper aus bioabbaubarem Material (3) eingebettet ist, dass das spitze Ende zur Vorderseite des Körpers aus bioabbaubarem Material (3) ausgerichtet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Objekt (1) mit dem hinteren Ende an einem Substrat (4) anliegt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der der Körper aus bioabbaubarem Material (3) als Schicht auf dem Substrat (4) ausgebildet ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Objekt (1) vollständig in den Körper aus bioabbaubarem Material (3) eingebettet ist, wobei zwischen dem hinteren Ende des Objekts (1) und einer hinteren Begrenzung des Körpers aus bioabbaubarem Material (3) ein Abstand besteht.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der der Körper aus bioabbaubarem Material (3) als Schicht auf einem Substrat (4) ausgebildet ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, bei der das Objekt (1) aus bioabbaubarem Material besteht, das sich langsamer abbaut als das bioabbaubare Material des Körpers, und bei der bioreaktive Stoffe, insbesondere Medikamente, in den Körper aus bioabbaubarem Material (3) eingelagert sind.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der Körper aus einem bioabbaubaren Material (3) besteht, das sich in Kontakt mit biologischem Gewebe über die Dicke des Körpers mit einer Geschwindigkeit von < 500 μm/h zersetzt.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der das spitze Ende des Objekts (1) bündig mit der Vorderseite des Körpers aus bioabbaubarem Material (3) abschließt.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der bioreaktive Stoffe, insbesondere Medikamente, in den Körper aus bioabbaubarem Material (3) eingelagert sind.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der das Objekt (1) als Röhrchen ausgebildet ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der das Objekt (1) Elektroden zur Stimulation und/oder Ableitung von bioelektrischen Signalen trägt.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der mehrere Objekte (1) in den Körper aus bioabbaubarem Material (3) eingebettet sind.
  13. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zum Durchdringen einer biologischen Barriere oder eines biologischen Gewebes außerhalb des menschlichen oder tierischen Körpers mit dem Objekt (1), bei dem die Vorderseite des Körpers aus bioabbaubarem Material (3) und die biologische Barriere oder das biologische Gewebe so gegeneinander gedrückt werden, dass das Objekt die biologische Barriere oder das biologische Gewebe mit einer Geschwindigkeit durchdringt, mit der das bioabbaubare Material des Körpers in Kontakt mit der biologischen Barriere oder dem biologischen Gewebe abgebaut wird.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10307487A1 (de) * 2003-02-21 2004-09-09 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtungen zur verletzungsfreien Bewegung einer Sonde durch biologisches Zellmaterial
DE102004053596B4 (de) * 2004-11-05 2006-10-12 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtungen zur Bearbeitung einzelner biologischer Zellen

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6183442B1 (en) * 1998-03-02 2001-02-06 Board Of Regents Of The University Of Texas System Tissue penetrating device and methods for using same
WO2005000382A2 (en) * 2003-06-04 2005-01-06 Georgia Tech Research Corporation Drilling microneedle device
US8560041B2 (en) * 2004-10-04 2013-10-15 Braingate Co., Llc Biological interface system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10307487A1 (de) * 2003-02-21 2004-09-09 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtungen zur verletzungsfreien Bewegung einer Sonde durch biologisches Zellmaterial
DE102004053596B4 (de) * 2004-11-05 2006-10-12 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtungen zur Bearbeitung einzelner biologischer Zellen

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