Am Institut für Medizintechnik der Universität zu Lübeck und der Fraunhofer-Einrichtung für Individualisierte und Zellbasierte Medizintechnik IMTE entwickeln Forscher schwimmende Roboter für die Anwendung im menschlichen Körper. Die Mikroroboter sind kleiner als ein Reiskorn, bewegen sich mittels Magnetfeldern und können im 3D-Druck hergestellt werden.
Ziel der Wissenschaftler ist es, medizinische Eingriffe und Behandlungen möglichst schonend durchzuführen sowie Medikamente so zu verabreichen, dass sie verstärkt am Ort der Erkrankung wirken. „Wir haben einen magnetischen Mikroroboter entwickelt, der nur mit Magnetfeldern durch den menschlichen Körper gesteuert werden kann“, sagt Anna Bakenecker, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Fraunhofer IMTE. „In Zukunft könnte dieser Roboter Medikamente zum Beispiel direkt zu einem Tumor bringen und so Nebenwirkungen von Chemotherapeutika verringern.“
Reise durch die Hirnarterie
Der magnetische Mikroroboter eignet sich aber auch zur Behandlung von verstopften Blutgefäßen oder Aneurysmen. Aneurysmen sind Ausstülpungen von Blutgefäßen, die sich immer weiter ausdehnen können, bis die Gefäßwand platzt. Vor allem im Gehirn ist das lebensbedrohlich. „Wenn ein Mikroroboter ferngesteuert in das Aneurysma gebracht werden und es verschließen kann, wäre das ein großer Fortschritt“, sagt Dr. Franz Wegner, Radiologe des Universitätsklinikums Schleswig-Holstein (UKSH).
Gemeinsam mit der Klinik für Radiologie und Nuklearmedizin und der Klinik für Neuroradiologie des UKSH ließ sich genau das nachstellen: Mit seinem „Magnetantrieb“ steuerte der Roboter durch das Modell einer mittleren menschlichen Hirnarterie zu einem künstlichen Aneurysma. Laut den Forschenden ist dieser gelungene Versuch ein wichtiger erster Schritt, bevor es in die klinische Anwendung geht.
Keine schädliche Strahlung nötig
Hergestellt wird der Mikroroboter im medizinischen 3D-Druck. Die Wissenschaftler beschichten ihn zusätzlich mit einem magnetischen Lack, der aus magnetischen Nanopartikeln besteht. Drehende magnetische Felder bewirken dann eine Drehung und Vorwärtsbewegung der Mini-Maschine.
Um diese Bewegung nachzuverfolgen, verwendet das Team eine tomographische und echtzeitfähige Bildgebungsmodalität: die Magnetpartikelbildgebung. Sie wird auch am Institut für Medizintechnik zusammen mit dem Fraunhofer IMTE in Lübeck erforscht und visualisiert die magnetischen Nanopartikel, mit denen der Mikroroboter beschichtet ist.
Dabei arbeitet das Verfahren ohne Strahlung, sondern verwendet lediglich Magnetfelder, die für den Körper unbedenklich sind. Durch die gleichzeitige Steuerung durch Magnetfelder und die Überwachung mit Magnetpartikelbildgebung entsteht so eine theranostische Methode, die neue medizinische Anwendungen eröffnet.
