Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Heilsame Schüsse ins Gewebe

28.06.2012
Ultraschall-Verdampfung von Mikrotropfen als Antrieb für therapeutische Mikromaschinen

Mikroskopisch kleine U-Boote, die durch unser Blut schwimmen und verstopfte Arterien wieder frei schaufeln oder bösartige Tumore zerschießen – so utopisch, wie sich dies anhört, ist es gar nicht.


Mittels Ultraschall-Verdampfung werden die Mikrogeschosse in das Zielgewebe eingebracht.
(c) Wiley-VCH

Verschiedene Ansätze für Mikro- und Nanomaschinen liegen bereits vor. Amerikanische Forscher stellen in der Zeitschrift Angewandte Chemie nun einen neuen Maschinen-Typus vor, der endlich genug Antriebskraft hat, um in Gewebe einzudringen oder zelluläre Barrieren zu überwinden.

Bisherige Ansätze krankten daran, dass die winzigen Maschinen nicht genug Kraft hatten oder es mangelte an der notwendigen Biokompatibilität. Ein Team von der University of California in San Diego um Sadik Esener und Joseph Wang hat diese Herausforderung jetzt gemeistert. Ihr neuer Mikromaschinentyp verdankt seine erstaunliche Power einem Antrieb durch Ultraschall, der winzige Flüssigkeitströpfchen explosionsartig verdampft und die Maschinen wie ein Geschoss beschleunigt.

Die neuartigen „Mikrogeschosse“ sind konisch zulaufende, mit Gold beschichtete Röhrchen im Mikrometer-Maßstab. Innen werden sie zudem mit einer speziellen biokompatiblen Substanz beschichtet, die in der Lage ist, winzige Emulsionströpfchen durch elektrostatische Anziehung fest zu binden. Die verwendete Emulsion basiert auf biokompatiblen Perfluorkohlenstoff-Verbindungen. Eine zusätzliche magnetische Komponente (Nickel) sorgt dafür, dass die Röhrchen mit einem externen Magnetfeld im Gewebe am gewünschten Ort in Stellung gebracht und ausgerichtet werden können.

Wird nun Ultraschall auf diese Stelle gerichtet, verdampfen die Tröpfchen schlagartig. Wie die Kugel in einem Gewehrlauf werden die Röhrchen durch die Mikro-Explosion abgeschossen. Je nach Abmessungen der Röhrchen, nach Größe und Zusammensetzung der Emulsionströpfchen und nach Stärke der Beschallung können Geschwindigkeiten um 6,3 m/s erreicht werden. Das ist etwa 100mal schneller als bisherige Mikromaschinen und reicht aus, um die winzigen Geschoss in ein Gewebe hineinzuschießen. Da sich der Treibstoff „an Bord“ befindet, ist der Antrieb von der Umgebung unabhängig.

Die denkbaren Anwendungen sind vielfälftig: Mithilfe der Mikrogeschosse könnte man Wirkstoffe tief in ein erkranktes Gewebe einbringen, Gene im Rahmen einer Gentherapie in Zellkerne schießen, Ablagerungen von Arterienwänden abtragen, Antitumorwirkstoffe gezielt in einen Tumor schießen und vielleicht Mikro-Operationen durchführen.

Ein erstes Einsatzfeld könnte die lokale Immunstimulation bei Blasenkrebs sein. Bei der konventionellen Therapie werden abgeschwächte Tuberkulose-Bakterien in die Harnblase eingebracht, wo sie eine oberflächliche Blasenentzündung auslösen. Das so aktivierte Immunsystem attackiert dann nicht nur die Tuberkuloseerreger, sondern auch die Tumorzellen. Stattdessen könnte man die Mikrogeschosse in die Blasenwand schießen, um die gewünschte Entzündungsreaktion auszulösen – ohne die Risiken und Nebenwirkungen der Bazillen.

Angewandte Chemie: Presseinfo 24/2012

Autor: Autor: Joseph Wang, University of California San Diego, La Jolla (USA), http://ne.ucsd.edu/~joewang/

Angewandte Chemie, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201201902

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany

Dr. Renate Hoer | GDCh
Weitere Informationen:
http://presse.angewandte.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Abstoßung von Spenderorganen: Neue Biomarker sollen Komplikationen verhindern
15.12.2017 | Deutsche Herzstiftung e.V./Deutsche Stiftung für Herzforschung

nachricht Antibiotikaresistenzen durch Nanopartikel überwinden?
15.12.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Immunsystem - Blutplättchen können mehr als bislang bekannt

LMU-Mediziner zeigen eine wichtige Funktion von Blutplättchen auf: Sie bewegen sich aktiv und interagieren mit Erregern.

Die aktive Rolle von Blutplättchen bei der Immunabwehr wurde bislang unterschätzt: Sie übernehmen mehr Funktionen als bekannt war. Das zeigt eine Studie von...

Im Focus: First-of-its-kind chemical oscillator offers new level of molecular control

DNA molecules that follow specific instructions could offer more precise molecular control of synthetic chemical systems, a discovery that opens the door for engineers to create molecular machines with new and complex behaviors.

Researchers have created chemical amplifiers and a chemical oscillator using a systematic method that has the potential to embed sophisticated circuit...

Im Focus: Nanostrukturen steuern Wärmetransport: Bayreuther Forscher entdecken Verfahren zur Wärmeregulierung

Der Forschergruppe von Prof. Dr. Markus Retsch an der Universität Bayreuth ist es erstmals gelungen, die von der Temperatur abhängige Wärmeleitfähigkeit mit Hilfe von polymeren Materialien präzise zu steuern. In der Zeitschrift Science Advances werden diese fortschrittlichen, zunächst für Laboruntersuchungen hergestellten Funktionsmaterialien beschrieben. Die hiermit gewonnenen Erkenntnisse sind von großer Relevanz für die Entwicklung neuer Konzepte zur Wärmedämmung.

Von Schmetterlingsflügeln zu neuen Funktionsmaterialien

Im Focus: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Call for Contributions: Tagung „Lehren und Lernen mit digitalen Medien“

15.12.2017 | Veranstaltungen

Die Stadt der Zukunft nachhaltig(er) gestalten: inter 3 stellt Projekte auf Konferenz vor

15.12.2017 | Veranstaltungen

Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil

14.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weltrekord: Jülicher Forscher simulieren Quantencomputer mit 46 Qubits

15.12.2017 | Informationstechnologie

Wackelpudding mit Gedächtnis – Verlaufsvorhersage für handelsübliche Lacke

15.12.2017 | Verfahrenstechnologie

Forscher vereinfachen Installation und Programmierung von Robotersystemen

15.12.2017 | Energie und Elektrotechnik