18.09.2019

Mit Licht und Schall Mikroobjekte im Gewebe orten

Dresden – Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW) Dresden orten erstmals beschichtete Mikroobjekte tief im Körpergewebe mittels einer multispektralen optoakustischen Tomographie (MSOT). Ihre Entdeckung stellen sie in der Fachzeitschrift nano letters vor.

Mit Licht und Schall Mikroobjekte im Gewebe ortenDie Forscher Prof. Oliver G. Schmidt, Dr. Mariana Medina Sanchez und ihr Doktorand Azaam Aziz wenden bei ihrer Untersuchung einen besonderen Kniff an: Sie beschichten die Mikroobjekte vorher mit Goldnanostäbchen. Später bei der Ortung sind die Objekte aufgrund der Eigenschaften der Stäbchen besonders gut mit der MSOT zu entdecken und zu beobachten.
Bei diesem Verfahren nutzen die Wissenschaftler den photoakustischen Effekt. Sie bestrahlen das Gewebe mit den Mikroobjekten mit Laserblitzen aus Licht im Nahinfrarotbereich. Sie treffen auf die Objekte mit den Nanostäbchen, die nun das Licht besonders stark absorbieren und es in Wärme umwandeln. Das Gewebe dehnt sich aus und erzeugt eine minimale Druckwelle im Ultraschallbereich. Die Forscher nutzen hochempfindliche Breitband-Ultraschalldetektoren, die diese Welle erfassen und am Computer in Bilder umwandeln. Die Mikroobjekte werden am Bildschirm sichtbar und die Wissenschaftler erkennen, wo genau im Körper sie sich befinden.
Die Forscher können sich vorstellen, dass ihr Verfahren bei der minimalinvasiven Mikrochirurgie zum Einsatz kommt. So sei das Ziel künftiger Eingriffe, dass sich kleine Mikroroboter mit eigenem Antrieb durch den Körper und das Gewebe bewegen und Substanzen und Objekte transportieren. Mit der MSOT seien Mediziner in der Lage, diese Behandlung zu überwachen. Das Verfahren sei effektiver als Ultraschall, Röntgen oder Magnetresonanztomographie (MRT), da die Bilder eine höhere Auflösung hätten und die Bestrahlung mit Licht nicht zu Langzeitschäden bei Patienten führe.
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