Medizin

Erforschung für die medizinische Diagnostik

Neuartige Magnetfeldsensoren
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neuartige biomagnetische Sensoren
Erforschung neuartiger biomagnetischer Sensoren. Christine Kirchhof
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Die Erforschung höchstempfindlicher Magnetfeldsensoren ist seit einigen Jahren ein thematischer Schwerpunkt der Nanoforschung an der CAU. Mit dem Sonderforschungsbereich (SFB) 1261 „Magnetoelectric Sensors: From Composite Materials to Biomagnetic Diagnostics“ wird ein weiteres Kapitel aufgeschlagen.

Für zunächst vier Jahre erhalten die Forscherinnen und Forscher der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) in einer ersten Förderperiode rund 11 Millionen Euro, um Magnetfeldsensoren für den Einsatz bei biomagnetischen Diagnosen zu erforschen.

„Im neuen SFB versprechen wir uns durch die stark interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Physik, Materialwissenschaft, Elektrotechnik und Medizin die Erforschung ganz neuartiger Magnetfeldsensorkonzepte, die speziell auf wissenschaftliche und diagnostische Fragestellungen in Neurologie und Kardiologie ausgelegt sind“, beschreibt der Sprecher des SFBs Professor Eckhard Quandt die inhaltliche Zielsetzung der Initiative. Dadurch werde auch der Wissenschaftsstandort Kiel insgesamt gestärkt: 26 neue Stellen für Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler werden geschaffen. Zusätzlich werde die Forschungskooperation in der Region durch die Zusammenarbeit von Universität, Universitätsklinikum und Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie in Itzehoe (ISIT) ausgebaut, so Quandt.

Interdisziplinäre Zusammenarbeit

„Diese neue interdisziplinäre Initiative stärkt damit spürbar unseren Forschungsschwerpunkt Nanowissenschaften und Oberflächenforschung“, betont CAU-Präsident Professor Lutz Kipp. „Ihre potenziellen Anwendungsbereiche in der medizinischen Diagnostik machen deutlich, wie lohnend die Investition in diese Forschung ist. Die erneute Millionen-Förderung ist dabei ein beeindruckender Beleg für die hervorragenden Voraussetzungen, die wir in den vergangenen Jahren in Kiel und an der CAU für die Erforschung nanotechnologischer und oberflächenwissenschaftlicher Fragestellungen geschaffen haben. Dieser Erfolg ist auch eine wichtige Grundlage für neue Ideen der Kieler Universität in der kommenden Exzellenzinitiative.“

Aufzeichnung von Gehirn- und Herzströmen über Magnetfelder

Konkret geht es den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern im neuen SFB 1261 um die Aufzeichnung von Gehirn- und Herzströmen über deren Magnetfelder. Durch vorherige Forschungsarbeiten konnte die Detektionsgrenze bereits soweit verbessert werden, dass biomagnetische Signale des Gehirns oder des Herzens inzwischen im Bereich der Messbarkeit liegen. Als Ergänzung oder Alternative zu den etablierten elektrischen Messungen – zum Beispiel der Elektroenzephalographie (EEG) oder der Elektrokardiographie (EKG) – versprechen magnetische Messungen eine verbesserte Diagnose zum Beispiel in Bezug auf die räumliche Auflösung und/oder bei Langzeituntersuchungen.

Dies ist zwar bereits heute möglich, jedoch sind die Messungen bisher mit erheblichem Aufwand verbunden, so dass diese Techniken nahezu keinen Eingang in die medizinische Praxis gefunden haben. Um die Ergebnisse nicht zu verfälschen, müssen nämlich äußere Magnetfelder stark abgeschirmt und herkömmliche biomagnetische Schnittstellen extrem aufwändig auf zirka -270 Grad Celsius gekühlt werden. Die neuen Sensoren, die die Forschenden im SFB 1261 entwickeln wollen, sollen dagegen ohne aufwändige Kühlung und langfristig sogar ohne Abschirmung auskommen. Perspektivisch könnten diese Sensoren dann zum Beispiel eingesetzt werden, um pathologische Hirnaktivität zu entdecken und damit bedarfsgesteuert Hirnareale zur Behandlung epileptischer Anfälle oder Parkinson-Symptome zu stimulieren.

Voraussetzung hierfür sind neue Signalverarbeitungsstrategien und höchstempfindliche Sensoren für extrem kleine Magnetfelder. An deren Entwicklung, angefangen bei den physikalischen Grundlagen über die Herstellung und Charakterisierung bis hin zur Anwendbarkeit in Kardiologie, Neurologie, Neuropädiatrie und Medizinischer Psychologie, sind an der CAU die Technische, die Mathematisch-Naturwissenschaftliche und die Medizinische Fakultät beteiligt. Weitere Partner sind das UKSH und das Fraunhofer Institut für Siliziumtechnologie in Itzehoe. (idw, red)

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