Ein Chip aus Vietnam hilft blinden Augen

Vor kurzer Zeit machen Dr. Tran Nhan und seine Kollegen einen klinischen Test. Sie setzen einen sehr kleinen Chip in die Netzhaut von einem blinden Patienten aus China. Der Chip ist nur 3 x 3 mm groß. Das Gerät weckt die wenigen Zellen in der Netzhaut, die noch da sind. Eine Kamera an der Brille sendet Bilder. Der Chip gibt die Signale an das Gehirn weiter. Danach kann der Patient selbst lesen, schreiben und gehen.

Dr. Tran Nhan erzählt der Zeitung Tia Sang von der Arbeit. Das Team muss hunderte Probleme lösen. Viele Fächer arbeiten zusammen: Physik für Mikrochips, Chemie für den Körper, Energie ohne Kabel, Mikromechanik, Steuerung und KI-Algorithmen.

Sehr viele neue Probleme

Frage: Ingenieure sagen: In der Chip-Branche darf man keinen Fehler machen, nicht einmal auf der Ebene von Atomen. Ihr Chip kommt in die Netzhaut. Da ist die Regel noch strenger. Sie träumen seit 2008 von diesem Chip. Wann war es sehr schwer?

Antwort: Ich bin bis zur letzten Minute sehr nervös. In zwanzig Jahren erzähle ich meiner Familie und meinen Kollegen nichts. Alle denken: Das ist lustig, das ist Fantasie, das ist nicht echt. Damals und heute denken alle: Das ist Science-Fiction. Am Anfang weiß ich selbst nicht: Wann kommt der Chip in ein menschliches Auge?

Ich fange 2008 als Doktorand an. Ich forsche und plane den Chip. Zuerst hat der Chip 64 Elektroden, später 256 Elektroden. Elektroden sind wie kleine Beine. Sie berühren die wenigen Zellen in der Netzhaut und wecken sie.

Ab 2014 baue ich einen Chip mit 65 Nanometern und mit 320 Elektroden. Ich brauche zwei Jahre für den ersten Chip. Er kommt in die Netzhaut. Dann brauche ich noch zwei Jahre für den zweiten Chip. Er sendet Energie und Daten ohne Kabel.

Später kommen die zwei Chips an zwei verschiedene Stellen: Chip Nummer 1 liegt in der Netzhaut und stimuliert die Zellen. Chip Nummer 2 liegt an der Regenbogenhaut im Auge. Er bekommt Energie von einer Spule an der Brille. Die Brille ist mit einem kleinen Gerät verbunden. Der Patient trägt das Gerät am Körper. Dann gehen Daten ohne Kabel von Chip Nummer 2 zu Chip Nummer 1 und zum Bild-Modul von der Kamera an der Brille.

Das Design vom Chip ist noch nicht das Schwerste. Die Systeme um den Chip herum sind noch schwerer. Auch die Verpackung ist sehr schwer. Es gibt keinen Ort zum Lernen. Auf der Welt gibt es nur wenige Gruppen wie Second Sight (Argus II), Science Corp. (PRIMA), Retina Implant AG (Alpha IMS/AMS) und später Neuralink (Blindsight). Alle Gruppen halten ihre Technik geheim. Und damals sind sie auf dem gleichen Stand wie ich. Sie können den Chip noch nicht bei Menschen testen.

Ein Beispiel: 320 Elektroden sind 320 kleine Beine. Der Chip ist so klein wie ein Reiskorn. Er muss das Gewebe im Auge berühren. Er ist zu klein. Wir schicken ihn nach Japan, aber sie können ihn nicht machen. So müssen wir Geld suchen und eine eigene Fabrik bauen. Wir kaufen Maschinen, bauen einen Reinraum und suchen Mitarbeiter. Wir bauen alles selbst. Vieles geht kaputt. Wir reparieren viel. Viele Produkte haben Fehler.

Danach kommt ein noch schwereres Problem: Wir müssen den Chip schützen. Wir legen ihn in eine sehr kleine und sehr dünne Box aus Glas. Wir schweißen sie zu. Die Schweißnaht ist extrem dünn, viel dünner als ein Haar. Das Schweißen hält nicht. Hier gibt es ein Loch, dort ist es offen. Das ist sehr schwer. So müssen wir weiter über Glasmaterial und Schweißtechnik forschen.

Dann kommt ein neues Problem: Das Glas ist hart und eckig. Wie kommt es in das Auge vom Patienten? Wir brauchen noch eine Schutzschicht. Die Silikonschicht muss superdünn, superstark und sehr weich sein. Sie liegt im Auge und darf das Gewebe nicht verletzen. Niemand baut eine Form für dieses Silikon. So müssen wir die Form selbst machen und selbst gießen. Dann gibt es wieder ein Materialproblem: Das Silikon ist zu hart oder zu flüssig. Wir müssen weiter forschen. So gibt es in all den Jahren unendlich viele Probleme.

Frage: Neben Technik, Energie, Material, Mikromechanik, Steuerung und KI gibt es noch Biomedizin. Das ist ein ganz anderes und kompliziertes Feld. Ist das Ihr Fach?

Antwort: Zum Glück arbeite ich in Australien im Zentrum für Neurotechnik an der Universität Melbourne. Von Anfang an arbeite ich mit Experten vom Bionic Ear Institut, heute Bionics Institut. Dort forsche ich über einen Chip im Ohr für taube Patienten.

Einfach gesagt: Wir müssen Signale von der Maschine in Reize für das Gehirn ändern. Die Kamera sendet Informationen an ein Datengerät. Der Patient trägt das Gerät. Dann gehen die Daten ohne Kabel in die zwei Chips im Auge. Die Chips stimulieren die Zellen in der Netzhaut. Die Zellen senden Signale an den Sehnerv. Das Gehirn bekommt die Signale und macht daraus Bilder.

Gehirn und Auge müssen diese künstlichen Reize erst lernen. Bei der Bildverarbeitung ändern wir Bilder in elektrische Impulse. Ein Algorithmus bearbeitet das Bild. Dann wird das Bild zu elektrischen Signalen. Die Signale gehen zum Chip. Der Chip stimuliert die Zellen in der Netzhaut.

Aber zwischen Elektronik und Nervensystem gibt es große Probleme. Zum Beispiel: Die Daten müssen in das Auge, aber der Chip kann keine Batterie haben. Wir können keine Kabel tief in die Netzhaut legen. Die Kabel liegen übereinander und machen leicht einen Kurzschluss. Und dicke Kabel drücken auf die Netzhaut und machen sie kaputt. Woher kommt also die Energie? Wie senden wir Daten ohne Kabel an den Chip?

Oder: Welcher Strom ist richtig? Der Strom muss die Zellen im Auge wecken. Diese Zellen schlafen seit vielen Jahren. Sie bekommen seit vielen Jahren kein Licht mehr. Aber der Strom darf nicht zu stark sein. Im Labor testen wir sehr viel, zum Beispiel Chips mit 3, 5, 10 und 15 Volt. Zu jedem Plan gehören Funktion, Größe, Energie, Daten und Übertragung für den Chip und für das Gerät außen. Unser Team geht zu vielen Konferenzen für Biomedizin. Wir sprechen mit Experten. Wir lernen hier ein bisschen und dort ein bisschen.

Das sind alles sehr große technische Probleme. Jedes Problem ändert die Größe vom Chip und die Zahl der Elektroden. Aber der Chip darf nicht groß sein. Der Schnitt für die Operation darf nur 4 mm sein. Sonst gibt es ein Problem mit der Hornhaut. Auch der Chip an der Regenbogenhaut muss sehr klein sein. Wenn er groß ist, stört er, wenn sich das Auge nach oben und unten bewegt.

Nach der Fertigstellung testen wir zuerst an Mäusen, dann an Affen. Dann gibt es ein seltsames Problem: Wir wollen eine Erlaubnis für Tests an Menschen. Aber im Gesundheitswesen in China gibt es noch keinen Ort für diesen Chip. Es gibt noch keinen Standard für die Implantation. Später gründet das Zhejiang-Krankenhaus als erstes Krankenhaus in China eine Abteilung für klinische Forschung über Gehirn-Computer-Schnittstelle und Nervensteuerung. Ab September 2025 arbeitet sie mit dem Team von Dr. Tran Nhan zusammen. Zuerst muss unser Team selbst einen Standard schreiben. Wir geben die Dokumente an das Gesundheitsministerium in China. Sie bilden einen Rat und machen einen Standard. Danach bekommen wir die Erlaubnis für den klinischen Test.

Ein langer Weg mit kleiner Firma

Frage: Sie und Ihr Freund gründen nur ein kleines Start-up. Woher nehmen Sie die Kraft für diesen Traum vom Chip? Sie arbeiten parallel zu dem Riesen Neuralink von Elon Musk. Er investiert viele Milliarden US-Dollar.