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Nanotechnik in der Medizin Magnetische Partikel im Blut funken ihren Standort

| Redakteur: Hendrik Härter

Mit Hilfe von magnetischen Eisenoxid-Nanopartikeln wollen Forscher künftig Herzkrankheiten und Tumore aufspüren. Die Partikel funken sehr präzise im Blutkreislauf ihren Standort nach außen.

Dank ihrer magnetischen Eigenschaften der Eisenoxid-Nanopartikel lassen sich Herz-Kreislauf-Probleme oder Tumore nachweisen.
Dank ihrer magnetischen Eigenschaften der Eisenoxid-Nanopartikel lassen sich Herz-Kreislauf-Probleme oder Tumore nachweisen.
(WikiCommons)

Einen Blick ins Innere des Menschen eröffnet das Magnetic Particle Imaging (MPI). Mit dem neuen Verfahren lassen sich magnetische Eisenoxid-Nanopartikel mit hoher Empfindlichkeit und in hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung im Körper nachweisen und so Herz-Kreislauf-Probleme oder Tumore aufspüren helfen.

An der Berliner Charité wurde jetzt ein in Deutschland entwickeltes MPI-Gerät eingeweiht. Mit dem Gerät lassen sich dreidimensionale Filme des Blutflusses in schlagenden Mäuseherzen in Echtzeit generieren. Das Verfahren befindet sich in der experimentellen Erprobungsphase. Wenn es ausgereift ist, könnte es bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen oder auch bei Krebs schneller und empfindlicher als der Positronen-Emissions-Tomograf (PET) und die Magnetresonanztomografie (MRT) Bilder erzeugen, die zu diagnostischen Ergebnissen führen.

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Was steckt hinter dem Magnetic Particle Imaging?

Das Magnetic Particle Imaging (MPI) ist eine ausgeklügelte magnetische Messtechnik. Sie empfängt Signale von durch den menschlichen Körper wandernden Sonden: ungiftigen magnetischen Eisenoxid-Nanopartikeln, die injiziert werden und im Blutkreislauf mitschwimmen. Weil diese magnetischen Tracer auf ein eingestrahltes äußeres Magnetfeld reagieren, funken sie gewissermaßen ständig ihren Standort nach außen. Ihre relativ schwachen Signale werden vom MPI-Gerät hochgenau und in Echtzeit erfasst, sodass sich der Blutfluss wie in einem Film beobachten lässt.

Stauen sich die Tracer an einem Engpass am Herzen oder reichern sie sich in einem Tumor an, dann haben die Radiologen einen Hinweis auf eine ernste Erkrankung. Doch bis zum ersten Einsatz am Menschen wird es noch gut 10 Jahre dauern.

Nanopartikel messtechnisch charakterisiert

Unterstützung bekamen die Wissenschaftler von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt. Ihre Aufgabe ist die umfassende messtechnische Charakterisierung der neu entwickelten Eisenoxid-Nanopartikel. Für eine quantitative Interpretation der MPI-Bilder ist es wichtig zu wissen, was genau dieses Tracer-Material ist.

Dazu nutzen die Wissenschaftler eine große Zahl unterschiedlicher Hightech-Messgeräte und verschiedene Messverfahren: Magnetsuszeptometrie, Magnetpartikelspektrometrie (MPS) sowie die in der PTB entwickelte Magnetrelaxometrie. Zudem entwickeln sie auf der Basis mathematischer Modelle Simulationsrechnungen, mit denen sie die experimentellen Untersuchungen vergleichen, um weitere grundlegende Erkenntnisse über die Nanopartikel und ihr Verhalten zu sammeln.

Dieser Artikel ist erschienen im Themenkanal Medizintechnik der Fachzeitschrift Elektronikpraxis..

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