Es klingt ein wenig nach Science Fiction, was sich der Forscherverbund gemeinsam mit den Unternehmen Single Quantum und Absolute System auf die Fahnen geschrieben hat: Mit Hilfe eines Quantensensors auf Basis supraleitender Nanodraht-Einzelphotonendetektoren (SNSPDs), der in ein zeitaufgelöstes Fluoreszenzmikroskop integriert ist, wollen sie die Präzision und Vollständigkeit von Krebsoperationen in der Neurochirurgie verbessern. Kurz: unglaublich empfindliche Sensortechnologie, die aktuell Standard in der Quanteninformationstechnologie ist, soll so weiterentwickelt werden, dass sie in Operationssälen eingesetzt werden kann. Ziel ist es, Tumore so vollständig wie möglich bei gleichzeitiger Schonung des umliegenden Gewebes zu entfernen.
Auf deutscher Seite leiten drei ausgewiesene Experten für Bildgebung und Neurochirurgie das Forschungsprojekt „PoQus“. Prof. Oliver Bruns, Biochemiker und Leiter der Abteilung für funktionelle Bildgebung am Nationalen Centrum für Tumorerkrankungen (NCT/UCC) Dresden und am DKFZ (Standort Dresden), Dr. Andriy Chmyrov, angewandter Mathematiker, ebenfalls NCT/UCC Dresden, und Prof. Tareq Juratli, stellvertretender Direktor der Klinik und Poliklinik für Neurochirurgie am Universitätsklinikum Dresden (UKD) und Leiter des Neuroonkologischen Zentrums am NCT/UCC.
„Der Einsatz dieser neuen Technologie kann sowohl unserer Forschung in der Bildgebung als auch der Forschung in der Neurochirurgie völlig neue Möglichkeiten eröffnen“, sind Oliver Bruns und Tareq Juratli überzeugt. „Die Integration von Quantensensoren in die Neurochirurgie verspricht, Tumoroperationen durch hochpräzise Echtzeit-Bildgebung revolutionär zu verbessern“, sagt Bruns und Juratli ergänzt: „Diese Technologie ermöglicht es, bösartige Zellen sicherer zu erkennen und gesundes Gewebe zu schonen, was direkte Vorteile für die Patientenversorgung bringt“. Die enge Kooperation zwischen Wissenschaft und klinischer Anwendung im Rahmen vom NCT/UCC Dresden und UKD ist in ihren Augen ein großer Gewinn.
Durch die spezialisierten Unternehmen stehen ihnen Partner zur Seite, die große Expertise sowohl in der Quantentechnologie als auch in Kryotechnologie für supraleitende Systeme haben. Zusammen hat das Konsortium eine ideale Ausgangsposition für die Vorbereitung und Platzierung von neuartigen Produkten am Markt.
Die Technologie
Die Bildgebung in Echtzeit muss genauer werden und gleichzeitig in tiefere Gewebeschichten vordringen können. Hier bietet sich die Kombination von zwei bestehenden Verfahren an. Erstens, die sogenannte Fluoreszenz-Lebensdauer-Imaging-Mikroskopie, die Einblicke in das Mikromilieu von Tumoren ermöglicht und daher immer häufiger in der Krebsforschung eingesetzt wird. Sie erlaubt über die Lebensdauer angeregter fluoreszierender Moleküle Tumorgewebe von gesundem Gewebe zu unterscheiden. Zweitens supraleitende Nanodraht-Einzelphotonendetektoren (SNSPDs) für eine höhere Zeitauflösung und größere Eindringtiefe. SNSPDs müssen jedoch stark gekühlt werden. Die bisherigen Systeme sind so sperrig, dass sie für den klinischen Einsatz ungeeignet sind.
„Auf Grundlage der SNSDPs wollen wir einen tragbaren Quantensensor entwickeln, der in ein zeitaufgelöstes Fluoreszenzmikroskop für den Einsatz in Operationssälen integriert ist. Der Prototyp wird ein kompaktes kryogenes System zur Kühlung, optimierte Detektoren mit höchster Effizienz und Geschwindigkeit sowie Software für die Bildanalyse umfassen“, skizziert Oliver Bruns die Planung.
Die Förderung
Die EU fördert Forschung und Innovation insbesondere im Rahmen des Programms „Horizon Europe“. „PoQus“ läuft dabei unter der Förderlinie „Globale Herausforderungen und industrielle Wettbewerbsfähigkeit Europas“ im Cluster IV Technologieförderung / Innovationstechnik, in dem ausschließlich Verbundvorhaben finanziert werden. „PoQus“ erhält insgesamt eine Förderung von 4.986.529 Millionen Euro, davon gehen knapp 1,1 Millionen Euro an die Medizinische Fakultät der TU Dresden und etwa 1,2 Millionen Euro an das Deutsche Krebsforschungszentrum (DKFZ). Über die vom DKFZ finanzierte Professur von Oliver Bruns an der Medizinischen Fakultät der TUD kommt auch dieses Geld dem Standort Dresden zugute.
Quelle: TU Dresden