Im Labortest klappt es schon: Intelligenter Chip überwacht Tumor

22.09.11

Das Wachstum von Tumoren, die langsam wachsen und nur schwer operiert werden können (z.B. Hirntumore), könnte bald ein High Tech Chip überwachen. Davon sind Medizintechniker der Technischen Universität München (TUM) überzeugt, die einen neuartigen Sensor-Chip entwickelt haben, der den Sauerstoffgehalt in der Gewebeflüssigkeit bestimmen kann.

Diese Messung ist von großer diagnostischer Bedeutung. Fällt der Sauerstoffgehalt in der Nähe des Tumors nämlich ab, beschleunigt dieser sein Wachstum und droht, aggressiv zu werden. Der neuartige Chip, der in unmittelbarer  Nähe zum Tumor unter der Haut eingesetzt wird, misst die Menge von gelöstem Sauerstoff im Gewebe und überträgt die Daten per Funk direkt an den behandelnden Arzt. Dieser erhält so eine wichtige Entscheidungshilfe für die weitere Therapie.  Auf Grundlage der übermittelten Daten lässt sich die Tumorentwicklung verfolgen, und notwendige Schritte wie eine Chemotherapie oder eine Operation (bei langsam wachsenden Tumoren) können frühzeitig eingeleitet werden.

Aus Sicht des Entwicklungsteams um Prof. Bernhard Wolf vom Nixdort-Lehrstuhl für Medizinische Elektronik der TUM hat die neue Technik noch einen weiteren wichtigen Vorteil: Die Tumorentwicklung wird kontinuierlich überwacht, ohne dass die Patienten ständig zu Untersuchungen in die Klinik oder Praxis kommen müssen.

Die Bewährungsprobe in Labortests mit Zell- und Gewebekulturen hat der Sensor-Chip bereits erfolgreich bestanden. Zwei besonderen Herausforderungen musste die Technik hierbei genügen: Der Sensor muss lange und zudem auch vollkommen autonom funktionieren. Und auch bei Verschmutzungen durch Proteine und Zellreste müssen die Ergebnisse sicher sein. Ein weiteres Problem: Der Körper darf den Sensor nicht als Fremdkörper identifizieren, weil er ihn dann gleich mit einer Gewebekapsel umschließt und funktionsunfähig macht.

Dieses Problem haben die Münchener Medizintechniker dadurch gelöst, dass sie den Chip zusammen mit Auswertungselektronik, Funkeinheit und Batterien in ein Gehäuse aus biokompatiblen Kunststoff gesteckt und so für den Körper „unsichtbar“ gemacht haben. Außerdem ist der Sensor nach Auskunft von Projektleiter Sven Becker  so konstruiert, dass er sich selbst in Messpausen immer neu an einer fest definierten Gelöstsauerstoffkonstruktion fein justiert.

Obwohl der Chip mit einer Größe von einem doppelten Daumennagel schon jetzt sehr klein ist, muss er noch schrumpfen, bevor er Krebspatienten in einer Schlüssellochoperation eingesetzt werden kann.  Außerdem sollen noch weitere Sensoren, die den Säuregehalt und die Temperatur messen sowie eine Mini-Medikamentenpumpe in den Chip eingebaut werden. Mit Hilfe dieser Pumpe sollen bei Bedarf Chemotherapeutika unmittelbar in Tumornähe freigesetzt werden können.

Diese Entwicklung ist allerdings noch Zukunftsmusik. Zunächst muss sich der Tumor-Watch-Chip  im Tierversuch bewähren. Die Forscher aus München hoffen jedoch, dass ihr Chip in Zukunft dazu beitragen wird, dass sich Krebstherapien für die Patienten schonender und zielgerichteter einsetzen lassen. (akk)

Quelle: Presseinformation der Technischen  Universität München (TUM), Heinz-Nixdort-Lehrstuhl für Medizinische Elektronik, Prof. Bernhard Wolf, vom 23.8.2011


Von: Annette Kruse-Keirath