Mikroimplantate, Mini-Katheter und winzige medizinische Instrumente – immer kleinere Objekte werden durch den menschlichen Körper bewegt. Jetzt wird an der nächsten Generation der minimal-invasiven Mikrochirurgie gearbeitet: Kleine Mikroroboter mit eigenem Antrieb sollen durch den Körper und das Gewebe geschickt werden, um Substanzen und Objekte zu transportieren. Gleichzeitig müssen neue Verfahren entwickelt werden, mit denen diese Mikroobjekte geortet und in ihrer Bewegung überwacht werden können.
Mikroobjekte lassen sich über spezielle Tomographie verfolgen
Forschern am Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (IFW) ist hier ein entscheidender Schritt gelungen: Sie konnten die Bewegung einzelner Mikroobjekte unterhalb von Zentimeter dickem Gewebe in Echtzeit verfolgen. Dabei nutzten sie die so genannte multispektrale optoakustische Tomographie (MSOT).
Die neue Technik kombiniert die Vorteile der Ultraschallbildgebung hinsichtlich Tiefe und Auflösung mit den Möglichkeiten optischer Methoden, molekulare Strukturen abzubilden. Damit können die spektralen Signaturen der künstlichen Mikroobjekte von denen der Gewebemoleküle deutlich unterschieden werden. Die Mikroobjekte wurden mit Goldnanostäben beschichtet, was den Kontrast des Signals entscheidend verbessert.
Optische Absorption wird im Gewebe erfasst
Der fotoakustische Effekt wurde 1881 von Alexander Graham Bell entdeckt. Er besagt, dass die von einem Material absorbierte Lichtenergie in ein akustisches Signal umgewandelt wird. Moderne optoakustische Bildgebungssysteme verwenden hochenergetische gepulste Laser und hochempfindliche Breitband-Ultraschalldetektoren. Durch die Anregung von Gewebe mit einem Laserpuls und die Erfassung von Schallwellen kann die optische Absorption im Gewebe erfasst und visualisiert werden.
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Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden
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