Steuerung und Visualisierung

Steuerung und Visualisierung

Damit Mikro- und Nanoroboter eines Tages sicher im menschlichen Körper eingesetzt werden können, müssen ihre Bewegungen präzise steuerbar und zugleich sichtbar gemacht werden können. Zur Steuerung können magnetische Gradientenfelder genutzt werden, die eine Kraft ausüben, um die Roboter zu einem bestimmten Punkt zu navigieren. Außerdem ermöglichen rotierende Magnetfelder eine schraubenförmige und oszillierende Magnetfelder eine Fortbewegung ähnlich eines Flagellums. Zur Visualisierung kann die Magnetpartikelbildgebung, auch Magnetic Particle Imaging (MPI) genannt, eingesetzt werden. Diese Technologie ermöglicht die Darstellung der Verteilung magnetischer Nanopartikel in drei Dimensionen mit hoher zeitlicher Auflösung und ohne Strahlenbelastung. Damit ist nicht nur die kontinuierliche Nachverfolgung von Mikro- und Nanorobotern möglich, sondern es eröffnen sich auch neue Möglichkeiten für die medizinische Diagnostik. So lassen sich mit MPI beispielsweise Temperaturunterschiede oder Veränderungen des pH-Werts messen, wodurch sich Gewebezustände und Krankheitsverläufe in Echtzeit überwachen lassen. In unserem Fachgebiet untersuchen wir magnetische Nanopartikel und Wirkstoffträger, die sich mit MPI sichtbar machen lassen. Ein Schwerpunkt liegt auf der Weiterentwicklung des sogenannten Multi-Color MPI, das eine farbliche Differenzierung von Partikeln nach Temperatur, Bindungszustand oder Materialeigenschaften ermöglicht. Dadurch entsteht ein noch detaillierteres Bild biologischer Prozesse, das nicht nur präzisere Diagnosen ermöglicht, sondern auch die Grundlage für individuell zugeschnittene Therapien schafft.