Seit 10 Jahren arbeitet die Sektion für Experimentelle Onkologie und Nanomedizin (SEON) an der HNO-Klinik des Universitätsklinikums Erlangen an innovativen Diagnose- und Therapiemöglichkeiten. Mit seinem Team entwickelte Prof. Dr. med. Christoph Alexiou, Oberarzt der HNO-Klinik Erlangen, unter anderem das Wirkstoff- transportsystem „Magnetic Drug Targeting“ (MDT). Dabei werden magnetische Eisenoxidnanopartikel in Verbindung mit einem Medikament in das Gefäßsystem der Tumorregion gespritzt. Mit Hilfe eines neuartigen Magnetroboters wird der Wirkstoff direkt in die erkrankten Regionen transportiert.
Kunde:
Sektion für Experimentelle Onkologie und Nanomedizin (SEON)
www.hno-klinik.uk-erlangen.de/seon-nanomedizin
Die Ausgangslage:
Zahlreiche Nebenwirkungen mit herkömmlicher Therapie
Bei einer herkömmlichen Chemotherapie kommt weniger als ein Prozent der verabreichten Medikamente im Tumor an. Zudem ist diese Art der Therapie mit immensen Nebenwirkungen verbunden. Im Rahmen der neu entwickelten Behandlungsmethode werden die magnetischen Nanopartikel, an denen die Medikamente haften, per intraartieller Injektion verabreicht und von dem externen Magneten direkt in die erkrankte Tumorregion gelenkt. So erreichen fast 60 Prozent des Wirkstoffs den Tumor, so dass die Dosis von vornherein niedriger bemessen werden kann. Das Medikament reichert sich in den Krebszellen an und zerstört letztendlich ihre DNA. Dabei ist die Wirkung um ein Vielfaches höher und gesundes Gewebe wird nicht belastet. Anfangs experimentierten die Wissenschaftler mit manuell steuerbaren Magneten. Der Roboter hat den Vorteil, dass er sehr präzise und koordiniert über Bewegungsprofile die Tumorregionen nacheinander ansteuert und sie unschädlich macht. Auf diese Weise können auch Metastasen gut erreicht werden. Mit der Roboterlösung von toolcraft ist es erstmals möglich, mit magnetischen Nanopartikeln zielgenau Krebszellen zu bekämpfen.
Die Herausforderung:
Ein Schwergewicht mit hoher Genauigkeit
Bereits in der Vorbereitung musste das große Gewicht des Behandlungskopfes berücksichtigt werden. Das bedeutete, dass der Roboterarm für die hohe Traglast ausgelegt sein musste. Die Wahl fiel auf den TX-200 von Stäubli mit einer Reichweite von über 2 Metern. Um Stabilität und Genauigkeit zu gewährleisten, wurde ein massives Untergestell gefertigt. Im Zuge der Anlieferung des ausladenden Roboters musste im Universitätsklinikum Erlangen eine Tür ausgebaut und verbreitert werden.
Die Vorgehensweise:
Anziehende Wirkung zur Krebsbehandlung
- Zusammenstellung eines Projektteams im Bereich Robotik
- Konzepterstellung und Visualisierung der Anlage
- Fertigung einer eigens konstruierten Werkzeugaufnahme
- Aufbau und Inbetriebnahme vor Ort im Universitätsklinikum Erlangen
Das Ergebnis:
Aussichtsreiche Forschung mit Zukunft
Mithilfe der Forschung von Prof. Dr. med. Christoph Alexiou sollen Krebspatienten präzise, effizient und möglichst ohne Nebenwirkungen therapiert werden können. Seit Mitte 2019 verfügen er und sein Team über einen speziell für die Forschung von toolcraft entwickelten Industrieroboter mit Topfmagnet. Weltweit ist es die erste Roboteranlage für die gezielte und präzise Magnetfeldsteuerung von Eisenoxidnanopartikeln.
