Tumortemperatur kontaktlos messen

Foto: Kohlenstoff-Nanoröhre

Kohlenstoff-Nanoröhre mit Kupfer-
Jodid-Füllung (dunkelgrau) im
Längsschnitt; © IFW Dresden

Nanoteilchen werden in Pilotstudien schon an Patienten zur hyperthermischen Behandlung in der Krebstherapie eingesetzt. Mit Anwendung von multifunktionellen gefüllten Kohlenstoffnanoröhren (Carbon nanotubes=CNTs) beschäftigen sich im Leibniz-Instituts für Festkörper- und Werkstoffforschung IFW Dresden mehrere Projekte.

Unter anderem experimentieren Wissenschaftler mit magnetischen Füllungen in CNTs, die durch induktive Aufheizung im Körper zukünftig ganz gezielt Tumorgewebe zerstören sollen. Die CNTs dienen dabei als Container für unterschiedliche Dinge: sie können Sensoren, Magnete und Medikamente über die Blutbahn transportieren, ohne dass ihr Inhalt auf dem Weg zum Zielort in unerwünschten Kontakt mit Gewebe kommt.

Da eine Aufheizung von Tumorgewebe im menschlichen Körper fortlaufend und möglichst genau kontrolliert werden muss, ist eine Temperaturüberwachung mit einem Thermometer auf Zellebene erforderlich. Ergebnisse haben jetzt ergeben, dass mit Kupferiodid (CuI) gefüllte CNTs als Thermometer dienen können. Dieses Material, wie auch andere Alkali- und Kupfer- Halogenide, zeigt in Kernspinresonanz-Messungen diverse temperaturabhängige Parameter. So ist zum Beispiel die Relaxationszeit, das heißt die Zeit, die die Magnetisierung eines angeregten Teilchens benötigt um wieder zum Ausgangszustand zu kommen, ein solcher temperaturabhängiger Parameter.

Misst man diesen Parameter mit Hilfe der Magnetresonanz, kann auf die genaue Temperatur in der Umgebung des Kupferjodids geschlossen werden. Diese kontaktlose Temperaturmessung von außen bietet im Gegensatz zu einer herkömmlichen Temperaturkontrolle bei hyperthermischen Krebsbehandlungen einen großen Vorteil: der Aufwand und das Risiko eines operativen Eingriffs kann mit dem Nanothermometer zukünftig vermieden werden.

Eine Verwendung dieser CNTs als kontaktlose Nanothermometer ist somit grundsätzlich möglich, wobei jedoch die Messgenauigkeit noch erhöht werden muss. Zurzeit untersuchen Wissenschaftler am IFW deshalb weitere mögliche Füllmaterialien für CNTs.

MEDICA.de; Quelle: Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden