Ungeschirmte Bildgebung magnetischer Nanopartikel

Magnetische Nanopartikel (MNP) versprechen neuartige Möglichkeiten für die medizinische Therapie und Diagnostik. Großes Potential steckt in der Krebstherapie mit magnetischen Nanopartikeln. Bei der sogenannten magnetischen Hyperthermie werden biokompatible MNP gezielt zum Tumor transportiert. Anschließend werden die MNP durch angelegte Magnetfelder erwärmt und dadurch Krebszellen abgetötet und das Immunsystem aktiviert. In Kombination mit niedrig dosierter Chemotherapie wurden in wissenschaftlichen Studien in Tierversuchen sehr positive Erfolge erzielt. Sowohl für die Therapieplanung, als auch für die Durchführung ist die Bildgebung der MNP essentiell. Nur damit kann eine sichere und effektive Therapie garantiert werden. Aktuell in der Klinik eingesetzte Bildgebungsmethoden sind dafür jedoch nicht geeignet. Eine vielversprechende, noch nicht in der Klinik verfügbare Methode ist die Magnetorelaxometrie-Bildgebung (MRXI), bei welcher die MNP mit höchstsensitiven Magnetfeldsensoren detektiert werden. In kontrollierten, magnetisch geschirmten Umgebungen wurde die Machbarkeit dieser Bildgebungsmethode bereits mehrfach gezeigt. Ziel dieses Projekts ist es, Grundlagen zu erforschen, um die Bildgebungsmethode am Menschen in ungeschirmter klinischer Umgebung zur Anwendung zu bringen. Große Herausforderungen sind dabei die Charakterisierung und Eliminierung von externen Störeinflüssen, um die kleinen Magnetfeldsignale messen zu können. Dazu werden in diesem Projekt verschiedene Algorithmen untersucht und neuartige Quantensensoren (sogenannte optisch gepumpte Magnetfeldsensoren (OPM)) entwickelt und charakterisiert. Es wird untersucht, welche Auflösung in klinischen Umgebungen erreichbar ist, und entsprechende Unsicherheiten werden quantifiziert. Zum Projektende soll ein experimenteller Aufbau die Bildgebung und Hyperthermie in der Bauchspeicheldrüse an einem Modell in einer klinischen Umgebung demonstrieren.