Die Visualisierung zeigt einen Nanoroboter inmitten von Blutzellen. Den Weg durch die Blutbahnen wollen die Forscher durch ein schonendes Licht-Ultraschall-Verfahren überwachen. Visualisierung: Science Picture Co / Alamy Stock Photo (Rechte: IFW Dresden)
Dresdner Leibniz-Forscher setzen dabei auf einen alten Bell-Effekt
Dresden, 26. August 2019. Um besonders gut versteckte Krebsgeschwüre, aber auch andere Krankheitsherde zu bekämpfen, arbeiten Ingenieure und Mediziner auch an Mini-U-Booten für den menschlichen Körper, wie man sich bisher nur aus Science-Fiction-Filmen wie „Die Reise ins Ich“ kennt: Winzig kleine Roboter könnten Medikamente in genau der richtigen Dosis zum schwächelnden Organ bringen oder Tumore sehr zielgenau zerstören, ohne dass der ganze Patient mit harten Strahlen oder Chemiekeulen überflutet wird, so eine Idee dabei. Dresdner Leibniz-Forscher haben nun ein Verfahren entwickelt, um derartige Mikrosendboten besser auf ihren Wegen durch den Organismus überwachen zu können.
Test-Objekte mit Nanogold beschichtet
Dazu setzen Prof. Oliver Schmidt und Dr. Mariana Medina Sanchez vom „Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung“ (IFW) Dresden sowie Doktorand Azaam Aziz einen photoakustischen Effekt ein, den der Telefonpionier Alexander Graham Bell bereits 1881 entdeckt hatte: Lichtstrahlen können demnach im Gewebe für Ultraschalltöne sorgen. Das IFW-Team beschichte für die Experimente zunächst Mikroobjekte mit kontraststarken Goldnanostäben. Diese kleinen Testobjekte schleusten sie dann in Gewerbe ein. Dann sandten sie Laserimpulse aus. Aus den damit angeregten Ton-Rückmeldungen konnten die Forscher mittels Breitband-Ultraschalldetektoren und Tomografiegeräten erkennen, wo sich ihre Mikroobjekte gerade aufhielten – auch wenn diese zentimetertief hinter Gewerbe steckten.
IFW: Erste Echtzeitortung gelungen
Laut IFW wurde dadurch erstmals eine „Echtzeitortung von beweglichen Mikroobjekten tief im Gewebe“ ohne Nebenwirkungen ermöglicht. Normale Ultraschall-Orter haben dafür eine zu geringe Auflösung. Röntgengeräte und Magnetresonanztomographen (MRT) wiederum belasten den Körper – anders als die „multispektrale optoakustische Tomographie“ des Dresdner Leibniz-Institutes – mit Radioaktivität und hohe Magnetfeldern.
Bisher haben die Forscher das Verfahren an Hühnerfleisch erprobt. In Zukunft soll die Technik auch an lebendem Gewebe getestet werden. Die IFW-Wissenschaftler sehen mögliche Einsatzfelder in der Nanotherapeutik, bei der Überwachung von Mikroimplantaten und beim Einsatz winziger Katheter.
Autor: hw
Quelle: IFW Dresden
Wissenschaftliche Publikation dazu: Azaam Aziz, Mariana Medina-Sánchez, Jing Claussen, Oliver G. Schmidt, Real-time optoacoustic tracking of single moving micro-objects in deep phantom and ex vivo tissues, nano letters 2019, DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b02869
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