Unkonventionell in fünf Dimensionen
Unter dem Projekttitel „ADAM – Adaptive Dynamische und biokompatible Mikrooptiken für Endoskopiesysteme mittels 5D Druck“ starten die EAH Jena und die Friedrich-Schiller-Universität Jena (Uni Jena) ein gemeinsames Forschungsprojekt, das durch die Carl Zeiss Stiftung im Rahmen des Förderprogramms „CZS Wildcard“ unterstützt wird.
Ziel von ADAM ist die Entwicklung neuartiger, lichtgesteuerter Mikrooptiken für die Endoskopie und Mikrochirurgie. Mikrooptiken ermöglichen die hochauflösende Bildgebung in minimal-invasiven Verfahren. Die Forschenden beider Hochschulen kombinieren ihre Expertise, um Optiken zu entwickeln, die ihre Fokuslage und spektralen Eigenschaften in Echtzeit an wechselnde Bedingungen anpassen können. Ein besonderes Augenmerk liegt auf der Biokompatibilität, damit die Komponenten zukünftig in medizinischen Anwendungen eingesetzt werden können.
Eine technologische Neuerung ist der Einsatz des sogenannten 5D-Drucks. Neben der Form (3D) und der zeitlichen Veränderbarkeit (4D) wird eine fünfte Dimension eingeführt: die gezielte Gestaltung von Materialeigenschaften, die auf Licht oder Temperatur reagieren. Dadurch können diese gedruckten Mikrostrukturen aktiv ihre Form oder ihr optisches Verhalten durch äußere Einflüsse wie Licht oder Temperaturveränderungen anpassen.
Dafür entwickeln die Forschenden neuartige Funktionsmaterialien, die auf Wärme- oder Lichtreize reagieren und im additiven Mikrostrukturdruck eingesetzt werden. Die Aktivierung erfolgt über zwei Laserstrahlen unterschiedlicher Wellenlänge, die definierte strukturelle und optische Reaktionen im Material auslösen.
Die möglichen Einsatzfelder sind breit: von der optischen Biopsie und robotergestützten Mikrochirurgie bis hin zu industriellen Prüfverfahren. Die extrem kompakten, anpassbaren Optiken eröffnen neue Wege für hochpräzise Bildgebung und Diagnostik. „Diese Entwicklungen könnten die Sicherheit und Effizienz medizinischer Eingriffe signifikant verbessern“, so Prof. Dr. Jens Bliedtner von der EAH Jena.
„Mit ADAM haben wir die Möglichkeit, die Grenzen schaltbarer Polymermaterialien mit klarer Vision für die Medizintechnik neu zu definieren und durch die Verbindung von Biokompatibilität und adaptiver Optik den Weg für neue Anwendungen frei zu machen“, ergänzt Prof. Dr. Felix Schacher von der Uni Jena. „Unser technologischer Ansatz ermöglicht signifikante Fortschritte für den 3D-Druck und die Medizintechnik. Gleichzeitig stärkt er die Innovationskraft der Region Thüringen.“
