Krebs mit magnetischen Mikrorobotern bekämpfen
Die Chemotherapie bildet derzeit das Rückgrat vieler Krebsbehandlungen. „Ein Problem bei der Chemotherapie lautet, dass sie unspezifisch ist, d. h. nicht nur auf den Krebs, sondern auch auf andere Gewebe abzielt“, sagt Veronica Iacovacci, Forscherin an der Scuola Superiore Sant’Anna. Laut Iacovacci ist die Chemotherapie nicht nur ziemlich ineffizient – oder nicht unbedingt wirksam – sondern kann auch schwere Nebenwirkungen haben. Deshalb arbeitet sie mit Unterstützung des EU-finanzierten Projekts MAMBO an einem gezielteren Ansatz für die Krebsbehandlung. Dieser Ansatz stützt sich auf Roboter.
Effektivität magnetischer Mikroroboter erhöhen
Magnetische Mikroroboter wurden vor mehr als einem Jahrzehnt für den minimalinvasiven Zugang zu entlegenen Bereichen des menschlichen Körpers vorgesehen, die mit herkömmlichen Instrumenten nur schwer zu erreichen sind. Ziel des über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen unterstützten Projekts MAMBO war es, diesen Ansatz für spezifische klinische Anwendungen, einschließlich der Chemoembolisation der Leber, weiterzuentwickeln. „Unser Ziel bestand darin, die Wirksamkeit von Therapiestrategien zu erhöhen, die auf einer Chemoembolisationstherapie mithilfe von Magnetfeldern basieren“, fügt Iacovacci hinzu. Diese Magnetfelder unterstützen nach Angaben von Iacovacci die Lokalisierung der therapeutischen Wirkstoffe in der spezifischen Tumorregion. Sie gestatten außerdem eine stabile und kontrollierte Embolisation der Blutgefäße, die die Tumorläsion mit Nährstoffen versorgen. „Doch bevor dies geschehen kann, müssen wir zunächst einige Herausforderungen meistern“, fügt sie hinzu.
Ultraschallempfindliches Mikrorobotersystem
Eine dieser Herausforderungen ist die Problematik, dass es in der medizinischen Mikrorobotik Schwierigkeiten gibt, so winzige Strukturen wie Körpergewebe zu „sehen“. Um diese Herausforderung zu meistern, entwickelte das Projektteam, dem Forschende der Scuola Superiore Sant’Anna und der Chinesischen Universität Hongkong angehörten, ein weiches Mikrorobotersystem, das auf Ultraschall und Magnetfelder reagiert. „Es ist uns gelungen, innovative Strategien für die Verfolgung von Mikrorobotern in Geweben mittels Ultraschallbildgebung unterhalb der Auflösung herkömmlicher klinischer Bildgebungsverfahren zu erarbeiten“, bemerkt Iacovacci. Das System nutzt insbesondere Verfahren zur Schwarmsteuerung, um die Fortbewegung von Mikrorobotern in biologisch relevanten Flüssigkeiten wie Blut zu ermöglichen. Die Fähigkeit der Mikroroboter, auf Ultraschall zu reagieren, erlaubt einen kontrollierten Gefäßverschluss und bietet gleichzeitig eine ultraschallbasierte Bildgebung, die ihre Verfolgung in vivo gewährleistet. „Das MAMBO-System stellt einen weiteren Schritt in Richtung des zukünftigen Einsatzes von medizinischen Mikrorobotern in der klinischen Praxis dar“, so Iacovacci.
Bedeutung der bilateralen Zusammenarbeit
Laut Iacovacci sind die Projektergebnisse aus der bilateralen Zusammenarbeit zwischen den Forschungsteams in Pisa (Italien) und Hongkong entstanden. Diese Zusammenarbeit dauert bis heute an. Durch ihr über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen finanziertes Stipendium konnte Iacovacci zudem ihre eigene Karriere vorantreiben, denn sie wurde kürzlich zur Assistenzprofessorin mit Festanstellung an der Scuola Superiore Sant’Anna ernannt. „In dieser neuen Rolle möchte ich meine eigene Forschungsgruppe gründen und die Arbeit, die wir im Rahmen des Projekts MAMBO begonnen haben, vertiefen“, kommentiert sie abschließend.
Schlüsselbegriffe
MAMBO, Medizin, Mikroroboter, Krebs, Krebsbehandlung, Mikrorobotersystem, Ultraschall, Magnetfelder, Chemotherapie, Roboter, magnetische Mikroroboter, Chemoembolisation der Leber, Bildgebung
