Nanoroboter: Wie unterstützen sie die Medizin?

00:00:06: Hallo und herzlich willkommen zur neuen Staffel von Listen to Wissen.

00:00:09: Schön, dass ihr dabei seid!

00:00:13: Mein Name ist Lysremte.

00:00:15: Ich bin Musik- und Kulturjournalistin beim Radio Sender Byte FM.

00:00:19: In diesem Podcast spreche ich alle zwei Wochen immer mit Voss mit Finanzstinnen und Preistragenden des deutschen Studienpreises.

00:00:26: Die Körberstiftung zeichnet damit jedes

00:00:28: Jahr herausragende Promotionen aus ganz

00:00:31: unterschiedlichen Fachrichtungen.

00:00:33: Entscheidend ist dabei nicht nur die wissenschaftliche Qualität, sondern vor allem

00:00:37: auch die Frage –

00:00:38: welche

00:00:38: Bedeutung hat diese Forschung

00:00:40: für unsere Gesellschaft?

00:00:45: In dieser Folge

00:00:45: habe ich mit Anna Bargenecker

00:00:47: gesprochen.

00:00:48: Sie ist

00:00:48: Physikerin und arbeitet

00:00:50: an etwas, das zunächst fast wie Science-Fiction klingt.

00:00:54: Mikro-und

00:00:55: Nano-Roboter, winzig kleine Partikel die sich durch den Körper bewegen können – und vielleicht eines Tages Medikamente genau

00:01:02: dorthin bringen

00:01:03: wo sie

00:01:04: gebraucht

00:01:04: werden?

00:01:05: Die Idee dahinter, Therapien gezielter machen und Nebenwirkungen reduzieren!

00:01:13: Im Gespräch erzählt Anna, wie man

00:01:14: solche Roboter

00:01:15: überhaupt steuern

00:01:16: kann.

00:01:16: Warum

00:01:17: Magnetfelder

00:01:18: dabei eine so wichtige Rolle spielen

00:01:20: und was mit diesen Partikeln passiert wenn sie erst mal überhaupt in unserem Körper sind.

00:01:24: Außerdem geht es um Roboter in der Musik- und um

00:01:27: einen Filmkomponisten,

00:01:28: der Anna beim Lesen von wissenschaftlichen Artikeln begleitet.

00:01:32: Seid ihr bereit?

00:01:33: Dann legen wir

00:01:33: los!

00:01:38: Hallo Anna, freut mich sehr dass wir heute miteinander sprechen können.

00:01:41: Ja vielen herzlichen Dank für die Einladung.

00:01:44: hallo Wir

00:01:45: sprechen ja heute über Nano-Roboter, ich würde sagen auch ein bisschen über personalisierte Medizin und Hightechforschung.

00:01:52: So kann man es glaube ich betiteln was du machst aber jede wissenschaftliche Laufbahn beginnt ja auch irgendwo.

00:01:59: Du hast dich in deinem Leben schon relativ früh der Physik gewidmet.

00:02:02: Aus meiner Erfahrung kann ich sagen, Physik ist für viele Jugendliche eher einfach, dass man in einer Schule so schnell wie möglich versucht abzuhelen.

00:02:11: Zumindest gab es da nur wenige Leute die sich bei mir in der Oberstufe wirklich wahnsinnig dafür begeistert haben.

00:02:17: Bei dir war das anders!

00:02:18: Du hast extra die Schule gewechselt um Physik als Leistungskurs zu belegen.

00:02:24: Was machtest du damals schon an der Physik?

00:02:27: Ich glaube, ich habe einfach die Faszination nicht verloren Dinge herausfinden zu wollen.

00:02:32: Und das fällt mir halt.

00:02:34: auch bei Schülerinnen und Schülern in den jüngeren Klassen ist dieser Forschergeist wirklich noch vorhanden und es ist total schön zu sehen wie sehr viele Jungen... Menschen da einfach Spaß daran haben zu experimentieren, Dinge herauszufinden auch Dinge zu hinterfragen wie etwas funktioniert oder warum etwas so ist wie es ist.

00:02:59: Und leider sehen wir aber dass das im Verlauf der Mittelstufe und dann hin zur Oberstupe Warum auch immer abnimmt?

00:03:10: Das finde ich sehr schade dass da viele irgendwie diese Faszination ein bisschen an der Physik, an den Hinterfragen der Wissenschaft so ein bisschen verlieren.

00:03:20: Und ich glaube bei mir... war es halt einfach so, ich hab das nicht verloren.

00:03:24: Ich habe das einfach beibehalten weiterhin Dinge zu hinterfragen wie etwas funktioniert.

00:03:29: und auch immer hatte man das Gefühl man steigt immer tiefer und tiefer in das Verständnis ein Auch das mathematische Verständnis dahinter wie etwas funktioniert.

00:03:38: Und dass hat mir halt einfach viel Spaß und Motivation gegeben Dass sich das dann ja auch in der Oberstufe zum Leistungskurs weitermachen wollte.

00:03:47: War dir denn damals schon klar, als du diesen Leistungskurs belegt hast dass du auch Physik dann studieren möchtest oder war das eher so?

00:03:55: ja mir liegt es auf eine Art ich mache das jetzt?

00:03:58: Ja und mein also auf der einen Seite war es relativ lange klar, dass sich danach Physik studieren möchte.

00:04:05: Dann war tatsächlich das Abitur da und die Möglichkeit alles mögliche zu studieren.

00:04:11: Also wenn man sich die Universitäten und Studiengänge anguckt, dann gibt es ja so viele unendliche Möglichkeiten an verschiedenen Richtungen, die man studieren kann Zeitlang doch ein bisschen verunsichert.

00:04:27: Ob es jetzt wirklich bei der klassischen Physik bleibt oder ob ich nicht vielleicht auch ein bisschen, weil Biologie fand ich auch immer sehr spannend und den Übergang da, ob ich mich vielleicht sowas in Richtung Bio-Physik oder Biotechnologie oder so etwas machen möchte.

00:04:40: Und dann habe ich die Studienpläne mir immer angeguckt und dann war mir immer zu wenig Physik darin.

00:04:46: Dann hab' ich halt doch gesagt, nee, dann bleibt's bei meinem ursprünglichen Bauchgefühl – Ich möchte gerne Physik studieren!

00:04:54: Und hab das dann auch angefangen und habe mich aber sehr viel so in Spezialisierungskursen, dann auch in Richtung Biologie, Biotechnologie, medizinische Physik, Biochemie.

00:05:07: Auch ein bisschen so in die sage ich mal andere Naturwissenschaften so ein bisschen reingehört.

00:05:12: Also du hast es im Endeffekt dann ja ein bisschen kombiniert könnte man sagen?

00:05:18: Du hast mir verraten dass in dieser Zeit als Jugendliche Aber auch die Kunst in einer gewissen Weise eine Rolle gespielt hast.

00:05:25: Du hast nämlich Klarinetta gespielt?

00:05:27: Wie kam es denn dazu, dass du gerade dieses Holzblasinstrument gewählt hast?

00:05:33: Für mich ist das einfach ein Instrument gewesen was einfach super vielseitig ist.

00:05:37: also als ich überlegt habe welches Instrument ich nochmal spielen möchte wollte ich unbedingt gerne eins spielen, was ja im Orchester oder in der Band einsetzbar ist.

00:05:50: Weil ich gerne mit anderen Menschen zusammen musiziere und gleichzeitig aber auch ein Instrument das eben sehr vielseitig ist, dass man sowohl von der Klassik Angefangen bei klassischen Mozart-Konzerten bis hin zu Jazz über Klasma, Big Band war alles möglich.

00:06:12: Und daher war das einfach für mich ein sehr tolles Instrument und ja in der Zeit eine tolle Abwechslung Ja, durch die Musikieren zu können.

00:06:21: Du hast es eben schon ganz kurz angesprochen als die clarinetten.

00:06:24: Musik schlechthin gilt ja Klasma eine Musikrichtung, die in den jüdischen Gemeinschaften Osteuropas entstanden ist einer Tanz- und Festmusik mit sehr viel Geschichte dahinter Und wir hören jetzt mal in die Musik rein, damit wir überhaupt wissen wie eine Klarinette klingen kann.

00:06:41: Das hier ist der König des Klesmer so wird er betitelt.

00:06:44: der argentinische Musiker Jorah Whiteman.

00:06:47: Let's Dance heißt dieses

00:06:48: Stück daraus

00:07:39: Ja!

00:07:40: So kann Klesma klingen.

00:07:42: Klesmar ist ja generell eine Musik mit einer langen Tradition, die aber auch immer wieder neu interpretiert wird.

00:07:49: In der Physik bewegt man sich ja auch in gewisser Weise zwischen Grundlagenrissen und ganz neuen Anwendungen wie auch in deiner Forschung.

00:07:57: Wann wurde dir denn klar, dass du nicht nur theoretisch arbeiten möchtest sondern mit deiner Physik auch konkret in die Medizintechnik gehen möchtet also auch in die Anwendung?

00:08:08: Ja, das war eigentlich so im Verlauf des Studiums.

00:08:11: Dass ich da natürlich irgendwie durch die klassische Grundlagenausbildung der Physik durchgelaufen bin, wo man dann natürlich auch irgendwie Einblicke bekommt in die ganz verschiedenen Themenbereiche aber auch die Methodik, die hinter den verschiedenen Themen Bereichen steckt in der Physique Und das kann eben von sehr theoretischer Physik bis hin zu sehr praktischen Anwendungen sein und so spannend die ganzen Themen sind, die auch wirklich in der Gründlagen-Physik.

00:08:43: Also angefangen habe ich noch mit Teilchenphysik, die dahinter stecken.

00:08:51: So mehr habe ich doch gemerkt... Ich von der Arbeitsweise und von der Methodik dann doch lieber das Experiment mag.

00:09:02: Und die tatsächliche Anwendung, und mir dass eben die Motivation auch gibt ja diese Verbindung, die ich schon ganz am Anfang auch hatte irgendwie auch, dass sich die Biologie Medizin irgendwie spannend finde und dass ich da aus der Physik heraus dann im Anwendungen für Medizin finden

00:09:19: möchte.

00:09:19: Steckt denn auch ein bisschen der Wunsch dahinter vielleicht Menschen helfen zu wollen, weil du meintest eben schon es geht ja in der Medizintechnik im Wesentlichen zumindest bei dir auch sehr viel darum.

00:09:33: Lösungen zu finden, um Erkrankung zu heilen oder dass es Menschen besser geht.

00:09:37: Ja natürlich

00:09:38: immer.

00:09:38: also ist man wenn wir uns entsprechende Krankheitsbilder angucken und immer wieder feststellen das heutzutage eingesetzte Therapieformen, Operationstechniken teilweise so gut sie auch sein würden aber einfach nicht weiterhelfen ist es natürlich erschreckend zu sehen und ein noch mal mehr ansporn daran was zu tun, dass auch den Menschen geholfen werden kann.

00:10:07: Ja, die einfach zurzeit keine Therapieoptionen haben und das ist ja ein täglicher Ansporn!

00:10:15: Du bist ja jetzt aktuell an der TU Darmstadt und beschäftigst dich mit Nano-und Mikrorobottern, die gezielt Medikamente an die richtigen Stellen im Körper transportieren sollen.

00:10:26: als ich das erste Mal gehört habe war so mein Gedanke.

00:10:32: Ja gut, man mag ja eigentlich meinen dass Medikamente so entwickelt sind das sie schon an den richtigen Stellen wirken.

00:10:40: Ist es ein Irrglaube?

00:10:42: kann man so pauschal gar nicht beantworten.

00:10:44: Also natürlich gibt es sehr spezifische Medikamente, aber es gibt eben auch solche die man sagt halt systemisch wirken und das heißt sie belasten den gesamten Körper.

00:10:56: und das ganz klassische Beispiel ist natürlich die Chemotherapie wo wir glaube ich alle vor Augen haben egal ob wir jemanden kennen oder auch nur davon gehört haben wie belastend eine solche Therapie ist.

00:11:11: Und das liegt einfach daran, dass halt nicht nur die Krankenzellen angegriffen werden sondern eben alle Zellen im Körper.

00:11:20: Zum Beispiel ein Anwendungsfall, den wir uns mit Mikro- und Nanorobotan angucken.

00:11:27: Dass wir hier die Medikamente gezielt zum Wirkungsort bringen können, gezielter zu einem Ort des Tumors bringen können damit wir einfach die Wirkstoffmenge am Ort der Erkrankung erhöhen können während gleichzeitig eben der gesamte Körper besser geschont werden kann von Nebenwirkungen.

00:11:46: Das bedeutet in dem Fall an die richtige Stelle bringen.

00:11:49: Du hast eben schon gesagt, oder hast Chemotherapien als Beispiel genannt.

00:11:55: Hast du noch andere Anwendungsbereiche wo das sinnvoll sein könnte?

00:12:00: Ja, also zum Beispiel auch wenn wir über vascularer Erkrankungen nachdenken.

00:12:04: Das können z.B.

00:12:05: Stenosen, also Gefäßverengungen oder Trombosen, Gefäße Verschlüsse sein und auch Aneurismen.

00:12:12: Es sind so kleine Aussackung von Gefäßen die potenziell halt platzen können.

00:12:17: Und gerade wenn das im Gehirn stattfindet ist es natürlich auch sehr gefährlich, wenn wir dort eben eine Blutung haben Und je nachdem wo diese Stellen liegen, sind die halt sehr schwer zu erreichen mit heutzutage angewendeten Katheter-Operationen.

00:12:35: Das dort Medikamente hinzubringen um zum Beispiel so ein Thrombus zu lösen ist gar nicht so einfach Weil, ich meine es kann man sich halt vorstellen wie so ein Fluss der fließt und dann in den Nebenarmen der halt dem das Gewässer hat da fließte halt nichts rein.

00:12:52: Also wenn mich Medikamente in den Blutflussgeber fließd er halt genau an der Stenose vorbei, genau an die Thrombose vorbei und wirkt überhaupt nicht da was eigentlich soll.

00:13:02: Das heißt hier der an den Ansatz zu verfolgen gezielt in die Gefäßabzweigung zu navigieren, zu steuern um gezielt Medikamente genau dahin zu bringen wo der Thrombus ist oder gefässt Verengung ist oder ein Mikrorboter in einen Aneurysmer zu steuern, was an einer Stelle liegt, das wir mit Katheten nicht erreichen können.

00:13:20: Ist auch ein Anwendungsfall.

00:13:22: Ich finde es ganz interessant weil ich habe mich natürlich auf unser Gespräch vorbereitet und auch mit anderen Menschen dazu mal ausgetauscht und dass... Oder was gestern zum Beispiel aufgetaucht ist und ich wette da wurdest du auch schon sehr oft darauf angesprochen ist ein alter Sci-Fi Film aus den Sechzigern.

00:13:42: Die Fantastische Reise heißt da auf Deutsch und da passiert im Wesentlichen ähnliches als das, was du gerade beschrieben hast.

00:13:48: Ich umreist das einmal ganz kurz.

00:13:50: In dem Film reist eine Gruppe Wissenschaftler mit einem verkleinerten U-Boot in den Körper eines Menschen, um einen Blutgerinnsel zu entfernen, dass auf konventionelle Weise nicht entfernt werden kann.

00:14:01: Das ist natürlich jetzt irgendwie ein sehr eindrückliches Bild aber natürlich auch auf einer Art Hollywood.

00:14:08: Hast du diesen Film selbst?

00:14:09: gesehen?

00:14:10: und wenn ja denkst du, wenn du das schaust es ist ja völlig unrealistisch oder denkst auch manchmal vielleicht ahja so weit weg ist das eigentlich gar nicht.

00:14:18: was sind deine Gedanken zu solchen sci-fi Bildern die gemalt werden in der Popkultur?

00:14:24: Ja klar habe ich den Film gesehen.

00:14:26: Und ja darauf werde ich auch hin und wieder angesprochen.

00:14:30: vor allem sage jetzt mal ältere Kollegen die natürlich den filmen noch irgendwie aus der eigenen jungen zeit oder so kennen Die haben sofort diesen Film irgendwie vor Augen.

00:14:43: Also natürlich ist es Science Fiction, dass die Menschen dort irgendwie geschrumpft werden und dann in die Blutbahn injiziert werden.

00:14:51: Aber die Idee dahinter gezielt eben hin zu diesem Blutgerinsel zu navigieren um es vor Ort aufzulösen, ist halt gar nicht so falsch und gar nicht soweit weg.

00:15:04: genau das ist die Idee was wir mit den Mikrorobotern machen nur eben dass keine Menschen an Bord sein müssen um dieses Blut gerinselt zu bekämpfen sondern halt das Medikament dann an dem Board freigesetzt wird.

00:15:14: Bevor wir konkret jetzt nochmal über deine Roboter sprechen und wie die eventuell auch aussehen, ich habe mal geschaut, wie Roboter in der Musik ihren Platz finden.

00:15:24: Thematisch gibt es natürlich viel über Roboter-Songs, über RobotermusikerInnen – diese tun als Seien, sie Roboter-, Musikvideos, indem Sie irgendwie eine Rolle spielen!

00:15:34: Es gibt aber auch experimentelle MusikerInnen, die Roboter bauen um mit ihnen Musik zu erschaffen.

00:15:40: Das fand ich ganz spannend!

00:15:42: Ich bin da nämlich zum Beispiel auf Moritz Simon Geist gestoßen, ein Musiker aber auch Mechatroniker der genau diese beiden Felder zusammenbringt in seiner Musik und wir hören jetzt einmal ganz kurz rein wie das Ganze dann klingt.

00:16:30: The DNA of Drumming heißt dieser Song und kommt von seinem Album.

00:16:33: Robotic Electronic Music soll weltweit tatsächlich die erste Technoplatte sein, die vollständig von selbst gebauten Robotern gespielt wird.

00:16:42: Alle Klänge werden von Robotern erzeugt, kleine Motoren die auf Metall schlagen.

00:16:46: Drei d gedruckte Kalimbas oder aber auch wiederverwertete Teile aus alten Festplatten die hier klicken und drönen und Drum Machines erzeugen.

00:16:56: so können Roboter in der Musik klingen und man kann sich das glaube ich auch optisch ganz gut vorstellen.

00:17:01: was man sich aber vielleicht weniger gut vorstellen kann ist wie Anna, deine Roboter aussehen gerade weil sie so klein sind.

00:17:09: Wie kann man sich das optisch vorstellen?

00:17:11: Wie sehen deine Nano und Mikroroboter aus?

00:17:14: Ja also tatsächlich ist da die klassische Vorstellung von Robotern ein bisschen irreführend, weil wir kennen vielleicht irgendwie ihre Roboter, die ja heutzutage schon fast aussehen wie Menschen gestaltet haben, die humanoiden Roboter Aber vielleicht auch so aus der Autoindustrie, sondern diese Roboterarme sehr geläufig oder mittlerweile in Operationssälen, so Operationsroboter wenn wir dann in Richtung Medizintechnik gucken.

00:17:43: Aber tatsächlich ist die Vorstellung ja wie gesagt etwas irreführend, wenn wir halt auf Mikro- und Nano-Roboter über Mikro-, Nanoroboter sprechen die einfach ganz anders aussehen und vor allem viel, viel kleiner sind.

00:17:59: Also die Mikroroboter an sich, ich sage mal es gibt keine standardisierte Definition von was ist ein Mikroroberter?

00:18:07: Und wie groß darf dieser sein?

00:18:09: aber die fangen so im einige Millimeter Bereich an und gehen halt wirklich runter bis hin zu ja einigen zehn Nanometern.

00:18:18: das sind dann wirklich nanopartikel Die gesteuert werden können.

00:18:23: Und da fängt auch die nächste Hürde und unsere Forschung dann an, wie steuert man diese winzig kleinen Devices eigentlich?

00:18:33: Auch da funktioniert eben die klassische Steuerung nicht.

00:18:36: Die wir von den klassischen Robotern kennen, sondern wir müssen uns halt Steuerungsmöglichkeiten überlegen, die wir von außen applizieren können.

00:18:47: Allein der Roboter ist erst mal noch ... unbeweglich, aber woran wir zum Beispiel forschen ist dass wir Magnetfelder anlegen die dann eben diese winzig kleinen Teilchen dieser winzig kleine Roboter eben von außen steuern können.

00:19:03: Aber zb auch Laser sind möglich oder Ultraschall oder auch chemische Reaktionen die auf diesen Nanopartikeln stattfinden können solche Mikro- und Nanoroboter antreiben.

00:19:16: Auf diese Art und Weise wollen wir sie dann durch den Körper

00:19:18: steuern.

00:19:18: Ich glaube, das was vermutlich den meisten die zum ersten Mal davon hören so ein Unbehagenauslös ist gerade das was du gerade beschrieben hast.

00:19:26: ja wie werden die denn durch unseren Körper gesteuert?

00:19:29: Wie kann man gewährleisten dass man auch im Endeffekt weiß wo Sie hin gelangen und dass die nicht wahrlos durch den körper durchschwimmen?

00:19:37: Du hast grad eben schon gesagt Magnetfelder spielen Rolle in deiner Forschung.

00:19:43: Ich glaube viele würden erst mal denken, dass Magnetfelder für den Körper jetzt nicht unbedingt das Gesündeste sind.

00:19:49: Aber anscheinend ist es ja nicht so!

00:19:51: Das ist absolut nicht so.

00:19:52: Also Magnetfelder sind völlig unbedenklich.

00:19:55: der Vorteil an Magnetfeldern auch für uns und für die Forschung, für die Steuerung dass sie sehr gut den Körper durchdringen können und so auch wirklich in tiefe Körperregionen wirken können.

00:20:06: Wir also auf diese Art und Weise Mikroroboter wirklich auch in tiefen Körperregion steuern können, und da verbraucht nun überhaupt keine Angst haben das ist völlig unbedenklich dieser Magnetfelder anzulegen solange man irgendwie nichts Metallisches am oder im Körper hat.

00:20:22: Ist das denn auch genau der Grund, weshalb ihr euch dafür entschieden habt, damit zu arbeiten und die kleinen Roboter durch den Körper zu bewegen?

00:20:30: Oder gäbe es auch einen anderen Ansatz, der das möglich machen würde.

00:20:35: Also wir haben uns eben für die magnetische Aktuierung entschieden.

00:20:39: natürlich auf der einen Seite daher Magnetfelder Physik Das ist natürlich mein Bereich, den ich einfach super spannend finde auf der einen Seite die Materialien zu entwickeln, die ja nicht nur magnetische Eigenschaften haben müssen aus denen wir die Micro- und Nano-Roboter herstellen.

00:20:55: Sondern eben darüber hinaus auch noch biokompatibel am besten sogar abbaubar vom Körper sein müssen damit sie für den Körper gut verträglich sind.

00:21:05: Und das was ich vorhin auch gesagt habe die Magnetfelder die eben auch bis in tiefe Körperregionen wirken können und dort Mikro- und Nanoroboter steuern können.

00:21:14: Dann gibt es noch die Möglichkeit chemische Reaktionen.

00:21:17: Das funktioniert für einzelne Anwendungsfelder sehr gut, also auch das nutzen wir ein bisschen in Kombinationen mit Magnetfeldern und dass wir Enzyme verwenden um so einen Nanopartikel anzutreiben eine entymatische Reakktion.

00:21:31: aber dazu brauchen wir halt immer den ganz spezifischen Treibstoff und den haben wir nicht überall im Körper.

00:21:38: Und deswegen gibt es zum Beispiel das Anwendungsszenario für diese chemisch angetriebenen Nano-Bots, nennen wir sie auch.

00:21:46: Das ist der Blasengrebs und wir verwenden Uriase als Enzym und sobald diese in Kontakt kommen mit Uria was wir in der Blase einfach natürlich haben werden die Partikel angetrieben.

00:21:59: aber das funktioniert halt nur dort und das funktioniert dort prima Aber ist dann natürlich sehr begrenzt auf ein bestimmtes Anwendungsfeld.

00:22:08: Und Magnetfelder sind da natürlich einfach sehr, sehr viel flexibler und für alle möglichen Anwendungsoorte im Körper einsetzbar.

00:22:17: Du hast es eben schon ganz kurz erwähnt.

00:22:20: also das eine ist vielleicht dass Menschen die davon hören irgendwie unbehagen haben weil sich irgendwas durch den Körper bewegt.

00:22:28: aber das andere ist ja du hast es angerissen, dass man sich natürlich auch die Frage stellt ja was passiert denn mit diesen kleinen Robotern wenn sie ihren Job erledigt haben.

00:22:40: Du hast eben schon das Material angesprochen.

00:22:42: spielt das dabei eine gewisse Rolle?

00:22:45: weil man kennt ja zum Beispiel nun das kurz einzuordnen Fäden, die sich mit der Zeit auflösen oder ähnliches.

00:22:52: Kann man sich das ähnlich vorstellen?

00:22:54: Genau so kann man es sich vorstellen.

00:22:55: ja also Es kommt natürlich sehr oft des jeweilige Anwendungsszenario an Aber es wird sehr viel daran geforscht, dass wir auch Materialien haben die sich einfach nach der Zeit abbauen im Körper und dann komplett auflösen.

00:23:11: Das heißt der Mikrorworter aus einem ähnlichen Material wie zum Beispiel diese Fäden, die ich nach einer Zeit auflösende, die einfach zum Wirkungsort gesteuert werden dort die Medikamente freisetzen und vom Körper abgebaut werden.

00:23:27: Ein anderes Anwendungsszenario, das ich eingangs schon mal gesagt habe ist zum Beispiel dass wir auch Aneurysmen damit behandeln wollen.

00:23:33: Und dann ist natürlich das Einsatz-Szenario eher, dass der Mikrorboter in das Aneurisma fährt und quasi wie ein Implantat wirken soll.

00:23:40: Dann wollen wir natürlich genau das Gegenteil.

00:23:42: Wir wollen ein wirklich stabiles Material was sich nicht auflöst und was im Körper wie heutzutage auch eine gesetzte Implantate verbleiben kann.

00:23:52: Und jetzt fragt man sich wahrscheinlich, ja okay diese Bio-Polymere kann man sich vorstellen.

00:23:59: Stärke spielt da viele Rolle oder auch Materialien ähnlich wie Gelatine.

00:24:05: Kann man sich sehr gut vorstellen dass das vom Körper gut verträglich ist.

00:24:09: aber was es mit den magnetischen Materialien und da verwenden wir Eisenoxid, Eisenoxidananopartikel Und Eisen kennt der Körper halt auch.

00:24:19: Also, auch Eisen ist vom Körper abbaubar und diese Eisenoxid-Nanopartikel sind teilweise auch schon zugelassen als Kontrastmittel.

00:24:29: also die werden beim MRT Bild, Magnetresonanz-Tomographie.

00:24:33: Bildgebung teilweise als Kontrastmittel verwendet sind klinisch also zugelassen und das sind winzig kleine Eisenoxidpartikel die mit einer Zuckerhühne ausgestattet sind und deshalb auch ganz wunderbar vom Körper abbaubar sind.

00:24:49: Stichwort Bildgebunk weil du es eben schon gesagt hast man muss ja natürlich aber auch irgendwie verfolgen können, wo sich diese Roboter jetzt genau im Körper grad befinden.

00:25:00: Wie geht ihr das an?

00:25:03: Die Nachverfolgung und wirklich das echt tight Tracking der Mikro- und Nanoroboter ist natürlich essentiell um irgendwann einmal den Schritt tatsächlich hin zu den klinischen Anwendungen zum Gehen.

00:25:19: Das ist tatsächlich auch wirklich ein wichtiger Punkt, der zurzeit in der Forschung auf verschiedene Art und Weise untersucht wird.

00:25:28: Ich meine wir kennen einige Bildgebungstechnologien die wir jetzt schon bereits im Krankenhaus haben.

00:25:34: Auch diese werden zum Mikro- und Nano Roboter Tracking eingesetzt und untersucht angefangen bei Ultraschall über die gerade schon angesprochene Magnetresonanztomographie oder auch Röntgen und CT.

00:25:46: Ich forsche an der sogenannten Magnetpartikel-Bildgebung.

00:25:50: Das ist nochmal ein neuartiges Bildgebungsverfahren, was es zurzeit noch nicht in der Klinik gibt hat aber großes Potential weil es eben diese magnetischen Nanopartikel darstellen kann.

00:26:04: Das ist ein sehr, sehr schnelles Bildgebungsverfahren und in Echtzeit dreidimensional.

00:26:12: Und das anders als wir es zum Beispiel von Röntgen kennen völlig strahlungsfrei.

00:26:16: Ich habe es ja vorhin schon mal ganz kurz angesprochen.

00:26:19: Ich hab mich natürlich im Vorfeld auch mit ein paar Freundinnen über dein Thema unterhalten weil mich einfach interessiert hat wie denn so die Reaktionen wenn man Menschen erzählt, dass es diese Forschung gibt die du machst.

00:26:32: Bei vielen war zuerst einmal so ein leichtes Grußeln nenne ich das mal bei der Vorstellung des kleinen Roboter im eigenen Körper irgendwie unterwegs sind und da tauchen auch schnell Bilder von Cyborgs auf.

00:26:46: oder wie wir vorhin schon hatten dieser Science-Fiction Film tauchte er auch auf.

00:26:52: Andererseits dachte ich mir auch sofort, ja okay gut wir haben ja auch sowas wie Herzschrittmacher im Körper und da gruselt es aktuell niemanden mehr.

00:27:00: Das ist was völlig normales für die meisten das ein elektronisches Gerät eingesetzt wird.

00:27:06: Ich habe mich dann gefragt wie du dieser Skepsis begegnest Die Menschen deiner Forschung vielleicht gegenüberbringen.

00:27:14: Wie gehst du damit um?

00:27:15: Ach das, also ich mag es auch.

00:27:17: Also dann hat halt jeder auch sofort eine Verbindung dazu und sei es jetzt halt von Science Fiction oder halt der tatsächlichen Begeisterung dafür wofür's einmal eingesetzt werden kann, kann halt jeder was mit meiner Forschung anfangen und hat irgendwie eine Vorstellung davon.

00:27:37: Also ich erlebe auch sehr, sehr viele Menschen, die einfach sehr begeistert davon sind.

00:27:41: Und ich brauche gar nicht lange davon zu erzählen und gar nicht weit auszuholen und tief in die Technik einzusteigen als das jeder was damit anfangen und was damit verbinden kann sich darunter etwas vorstellen kann.

00:27:54: Das macht es halt auch einfach super angenehm und spannend darüber dann mit Menschen ins Gespräch zu

00:28:00: kommen.".

00:28:03: Individualität angesprochen, die mit den Nano- und Mikrorubottern einhergeht.

00:28:09: Personalisierte Medizin ist ja gerade ein relativ großes Thema quasi weg von der Standardbehandlung, die auf alle angewandt wird hin zu der Idee dass jeder Körper ist anders, jede Erkrankung verläuft anders Und genau diese Unterschiede will man mittlerweile viel stärker berücksichtigen.

00:28:27: Hast du eine Idee, warum das gerade jetzt so ein zentraler Forschungsansatz ist?

00:28:33: Personalisierte Medizin ist natürlich ein Aspekt den wir uns schon sehr lange angucken um auf bestimmte Krankheitsbilder.

00:28:45: Jeder Mensch braucht auch andere Behandlungen reagieren zu können.

00:28:51: Und ja, mit dem was wir machen ist das natürlich sehr individuell je nachdem wie und wo wir diese Mikro- und Nanoroboter hinstellen wollen.

00:29:01: Auch die Dosis, die wir applizieren wollen.

00:29:05: Die Wirkstofffreisetzung kann ganz individuell, je nach dem was gebraucht wird am Wirkungsort stattfinden.

00:29:14: Das macht es einfach für Patientinnen und Patienten in der Zukunft sehr viel Verträgt und gleichzeitig halt diese individuelle angepasste Therapie, dass jeder nur das bekommt was er auch wirklich braucht.

00:29:30: Es führt schon dazu, dass Nebenwirkungen sich reduzieren.

00:29:34: aber eben auch dass jeder so viel bekommen wie er dann halt auch braucht hilft natürlich auch für den Therapiererfolg.

00:29:41: dass da halt nicht nur in Tabellen nachgeguckt wird, was so der standardgenormte Mensch wahrscheinlich irgendwie an Therapie braucht.

00:29:50: Sondern wirklich darauf geachtet wird auf die Unterschiede jedes Einzelne.

00:29:54: Aber wäre dann der Ansatz jetzt angenommen?

00:29:57: Also passiert hoffentlich nicht.

00:29:58: aber angenommen ich würde von so einer Behandlung profitieren das sich denn wirklich jeder Mensch individuell angeschaut wird und dann darauf basierend So ein kleiner Roboter hergestellt wird.

00:30:11: oder ist es eher so, das ist dann auch ein kleiner Partikel der für die meisten Menschen mit der Erkrankung funktioniert.

00:30:17: Wie das mal tatsächlich in der Praxis aussieht?

00:30:20: ich glaube dass es noch einen relativ weiter Weg.

00:30:23: sicherlich wird es dann verschiedene hat ja schon angesprochen.

00:30:27: es gibt verschiedene Arten von Mikron nanopartikeln micro nano devices die dort dann einsetzbar sind und dann natürlich entschieden werden muss, für welches Krankheitsbild setze ich welche Art von Mikro-Nano-Robotan ein?

00:30:42: Welche Art funktioniert wo und wie am besten.

00:30:46: Und dann ist halt eher die Frage, wie belade ich diese, dass sich die dann eben ganz individuell zu diesem Wirkungsort bringen kann und tatsächlich auch den Wirkstoff, die Wirkstoffeinsetzung vor allem das ist was so individuell ist weil wir auf einen Trigger, zum Beispiel auf ein Wärmetriger.

00:31:04: Wir können also am Ort der Erkrankung nachdem wir den Mikroroboter dorthin gesteuert haben diesen auch durch Magnetfelder erwärmen und dann ganz gezielt den Wirkstoff dort freisetzen.

00:31:15: und das können wir natürlich ganz individuell je nach dem wie viel oder ob dann noch mehr benötigt wird an Ort der erkrankungen dann regulieren und steuern.

00:31:27: Spannend finde ich dass Deine Forschung ist ja, da benötigt man sehr viel Konzentration um daran zu arbeiten.

00:31:33: Und du hast mir schon verabverraten dass du beim Arbeiten gerne Musik von einem Filmkomponisten hörst bzw.

00:31:40: wenn du unterwegs bist und auch deine Paper liest.

00:31:42: Hans Zimmer hat zahlreiche Scores veröffentlicht für Filme wie Inception Interstellar Gladiator oder auch Dune also alles sehr sceniastisch.

00:31:54: Warum kannst du genau zu dieser Art Musik dich so gut konzentrieren oder auch gut arbeiten?

00:31:59: Warum funktioniert das für dich gut?

00:32:01: Ja, diese Musik funktioniert vor allem für mich im Zug sehr gut.

00:32:05: Dass man dort halt den Kopfhörer und Tunnel und dann doch es schafft sich tatsächlich auf.

00:32:11: ja, dass das Paper den Artikel zu konzentrierend und ja, sich da irgendwie nicht ablenken zu lassen ist das einfach eine Musik in die man halt ein bisschen auf der einen Seite abtauchen kann, aber trotzdem nicht ablenkend ist von dem was man dort liest.

00:32:29: Deswegen ist das für mich so und wir sind die Musik im Zug beim Lesen.

00:32:33: Wir hören mal in einem Ausschnitt aus dem Score von Interstellar Rhein vermutlich eines der bekanntesten Stücke aus dem Film, aber vielleicht auch von Hans Zimmer selbst dass er ist Cornfield Chase Anna, ich kann mich auf jeden Fall sehr gut verstehen, dass man sich ganz gut zu solcher Musik konzentrieren kann.

00:34:08: Ich selbst würde das vermutlich auch wesentlich öfter machen wenn nicht so viel mit Audios arbeiten müsste.

00:34:13: Filmmusik wie Die von Hans Zimmer ist ja aber auch eine Kunstform in der das Hören und dem Sehen von Film eigentlich zusammenkommen.

00:34:21: zwei unterschiedliche Ausdrucksformen greifen hier ineinander und entfalten quasi ihre volle Wirkung im Kombination.

00:34:29: Würdest du sagen, dass das in deiner Forschung ähnlich ist?

00:34:33: Ich würde behaupten in meiner Vorstellung, du brauchst auch Forscherinnen aus anderen Disziplinen um das zu machen was Du machst.

00:34:41: Stichwort

00:34:41: Interdisziplinarität ja natürlich ich komme jetzt halt mit dem Hintergrund Physik in diese Forschung rein aber man kann sich natürlich vorstellen die Kommunikation und Zusammenarbeit mit Medizinerinnen und Medizinern ist natürlich sehr wichtig.

00:34:57: also wir kooperieren hier auch sehr viel mit klinischen Partnern.

00:35:01: Aber auch hier vor Ort in meinem eigenen Team sind wir ganz interdisziplinär aufgestellt.

00:35:07: Nicht nur Physik, Medizintechnik sondern auch Biotechnologie und Medizin haben wir hier und das macht super viel Spaß einfach zu sehen wie jeder mit seinem eigenen Hintergrund und seinem Wissen und seiner Expertise eben zur Diskussion beiträgt weil die Dinge und die Ergebnisse zu diskutieren natürlich ungemein wichtig sind, um weiterzukommen.

00:35:32: Weil wie ich eingangs schon mal gesagt habe man stößt immer wieder auf Fragen, die man in keinem Artikel oder Buch die Antwort dazu nachlesen kann sondern dann hilft es halt nur sich mit Kollegen auszutauschen darüber zu diskutierenden und nach Lösungen zu suchen.

00:35:48: Und das ist gerade im Bereich in dem wir uns befinden wo wir wirklich Antworten nicht nur in der Physik finden, sondern eben auch in der Biologie, der Chemie und der Medizin.

00:36:01: Super wichtig sich hier mit verschiedenen Expertisen auszutauschen.

00:36:04: Wie weit seid ihr denn jetzt aktuell mit dem Projekt?

00:36:07: Gibt es da irgendwie so ein... Ja!

00:36:10: Oder fragen wir mal ganz anders, wann denkst du könnte es denn vielleicht irgendwann zur Anwendung kommen?

00:36:15: Das dauert wahrscheinlich noch ein bisschen länger.

00:36:18: Ja das ist natürlich irgendwie... ich verstehe auch dass diese Frage dann irgendwie unter den Nägeln brennt.

00:36:24: Wann sehen wir Mikro- und Warnroboter tatsächlich, dass sie in der Klinik angewendet werden?

00:36:30: Es ist sehr unterschiedlich und kommt nur ein bisschen darauf an worüber wir sprechen.

00:36:37: Wie gesagt, diese magnetischen Nanopartikel, die auch schon als Kontrastmittel tatsächlich eingesetzt werden.

00:36:44: Das sehe ich gar nicht so weit weg, dass wir sie tatsächlich einsetzen und zum Beispiel die Konzentration dieser Partikel am Ort eines Tumors oder ähnliches durch Magnetfelder erhöhen.

00:36:55: Auf der anderen Seite, die Mikroroboter, die mit Wirkstoffen beladen sind und so als einzelnes Device tatsächlich durch die Blumen... Bahn gesteuert werden, dass sie sich noch ein bisschen weiter weg.

00:37:07: Weil wir da halt vor allem noch genau die Fragen, die du gerade gestellt hast beantworten müssen wie können wir wirklich sicherstellen das der Mikroroboter auch da ankommt wo er hingehört und nicht irgendwo abhaut ja wo er dann mehr Probleme verursacht als Lösungen schafft?

00:37:25: Und da ist noch eine Menge dran zu tun.

00:37:29: Aber nichtsdestotrotz, glaube ich wird es Schritt für Schritt dann auch in die Anwendung kommen und für verschiedene Einsatzbereiche angewendet werden.

00:37:41: Ihr habt ja aber bestimmt auch schon erste Tests auf irgendeine Art durchgeführt.

00:37:45: Kannst du dazu irgendwie mehr verraten wie die gelaufen sind?

00:37:48: Wie man sich das vorstellen kann?

00:37:49: Also was wir hier am Institut machen fängt natürlich sehr... noch in den Grundlagen an, dass wir halt wirklich an den Materialien forschen die eingesetzt werden können.

00:38:03: Dann auch die Beladung dieser Mikro- und Nano-Devices erforschen und überhaupt die Herstellung.

00:38:12: also das ist ja nicht so trivial solche winzig kleinen Devices herzustellen und sie dann tatsächlich zu steuern.

00:38:22: Was wir hier vor allem machen ist, dass wir dann so drei D-gedruckte Modelle, drei D gedruckte Phantome haben.

00:38:29: Das heißt

00:38:30: z.B.,

00:38:31: wir von Kollegen aus dem Klinikum Bilder von Patienten bekommen die zum Beispiel eine Gefäßverengung oder ein Aneurysma oder ähnliches aufweisen.

00:38:43: Wir dann aus diesen Bildern einen dreidedrucktes Modell herstellen und erst mal unsere Mikro- und Nanoroboter durch dieses Modell hindurch steuern.

00:38:52: Das ist so typischerweise ein Experiment und ein Projekt, was wir dann hier machen um eben die grundsätzliche Einsetzbarkeit dieser Mikro- und Nano-Devices diese Steuerbarkeit durch eine Anatomie hindurch zeigen.

00:39:10: Bis hin zu.

00:39:11: also wir arbeiten auch mit Zellen und Zelltechnik dass wir halt zum Beispiel auch Tumor zählen kultivieren und dort zeigen können, ob die Partikel dringender tiefer in die Zellen ein.

00:39:24: Und wir können eben tatsächlich diese Tumorzellen durch zum Beispiel Erwärmung bekämpfen aber alles auf dem Level zählen in der Petrischale.

00:39:35: Mit all dieser Forschung und mit diesen Experimenten bist du ja auch Teil eines Forschungsförderprogramms des Landes Hessen.

00:39:43: Rund zwei Millionen Euro hast du für rund sechs Jahre Forschung bekommen, für die Entwicklung, Steuerung und Überwachung über all das was wir gerade schon gesprochen haben von deinen Nano- und Mikrorobottern.

00:39:54: Es klingt erstmal noch viel Geld, aber im Rahmen von sechs Jahren ist das wahrscheinlich erstens gar nicht mal so viel Geld und zweitens auch gar keine lange Zeit.

00:40:05: um zum Ende zu kommen sagen wir es so.

00:40:08: Ja nein also ich glaube zwei Millionen ist schon... auch einiges und ich habe mich sehr darüber gefreut, dass ich hier quasi... es heißt ja auch das ist die Löwe-Startprofessur.

00:40:19: Und das lässt auch im Namen schon erkennen.

00:40:21: Das ist halt für den Start hier in Darmstadt gedacht Und das ist Geld, mit dem ich hier die Forschung wirklich gut aufbauen kann.

00:40:31: Es ist ein super Beschleudinger im Sinne von dass wir auch einige Geräte jetzt darüber anschaffen konnten, mit denen wir zum Beispiel eben diese Steuerung von den Mikro- und Nanorobotanen unter Mikroskop tatsächlich durchführen können und auch zwei Mitarbeiterinnen, die eben über dieses Projekt angestellt werden konnten.

00:40:52: Und das ist natürlich nicht nichts sondern ich freue mich der Riesig drüber dass ich in dieser Startbedingung hier hatte und damit jetzt meine Forschung aufbauen kann.

00:41:02: Hast du denn eine Idee wie es danach weitergehen könnte?

00:41:07: Weil ich glaube man kann sich ganz gut vorstellen eine ganze Menge Zeit in Anspruch nehmen wird, bis sie dann wirklich standardmäßig angewandt werden kann.

00:41:18: Hast du eine Idee wie es dann weitergeht?

00:41:20: Also ich glaube dass wir da ja immer weiter dran forschen können.

00:41:26: das ist ein unerschöpfliches Thema ist wie schon gesagt habe Eine Frage beantwortet ist, tun Sie sich fünf weitere auf?

00:41:33: Genauso ist es auch mit Ideen wofür man Mikro- und Nano-Roboter noch einsetzen könnte oder wie man sie noch anders herstellen könnte.

00:41:40: Oder wie man die noch besser steuern könnte.

00:41:43: Wie man sie effektiver einsetzen kann.

00:41:46: von daher uns fehlt es nicht an Ideen und Anwendungsszenarien um ja Mikro und Nano Roboter zu entwickeln und verschiedene Szenarie zu testen und verschiedene Mikro nanoroboter verschiedene Material zu testen, von daher habe ich ehrlich gesagt weniger die Sorge dass uns die Ideen ausgehen und was wir in Zukunft da noch machen können sondern viel mehr den Eindruck.

00:42:12: Wir haben viel viel mehr Ideen als für Mittel- und Leute haben dieses umsetzen können.

00:42:19: Man bräuchte vermutlich dann ja auch ein nächstes Förderprogramm, nämlich an wenn die sechs Jahre ausgelaufen sind.

00:42:26: Genau also das ist natürlich was wie Forschung grundsätzlich funktioniert dass wir über Anträge, über Projektanträge weitere Drittmittel einwerben wollen um eben auch weitere Projekte auch in Zukunft zu finanzieren.

00:42:44: da bin ich guter Dinge dass wir da auch entsprechende Anschluss finanziert bekommen werden.

00:42:50: Dann danke Anna, dass wir heute gemeinsam auch an deine Forschung abtaufen durften!

00:42:54: Ja ganz herzlichen Dank für das Interview.

00:43:03: Bevor wir uns verabschieden, noch ein kurzer Ausblick auf die nächste Folge.

00:43:06: Dann ist die Sozialwissenschaftlerin Lara Bister zu Gast.

00:43:10: In ihrer Forschung beschäftigt sie sich mit den sogenannten Wendekindern – also Menschen, die zurzeit der Deutschen Wiedervereinigung in Ostdeutschland aufgewachsen sind.

00:43:19: Sie hat untersucht, welche langfristigen gesundheitlichen Folgen die wirtschaftlichen Umbrüche

00:43:23: der früh

00:43:24: neunziger Jahre für diese Generation haben können?

00:43:27: Wir sprechen darüber, warum Krisen nicht nur wirtschaftliche sondern auch gesundheitliche Spuren hinterlassen können und weshalb genau diese Erkenntnisse für uns heute

00:43:36: noch wichtig

00:43:37: sind.

00:43:38: Außerdem bringt Lara auch Musik aus ihrer Jugend

00:43:40: mit wie ihre Forschung auf

00:43:42: eine überraschende Weise widerspiegelt.

00:43:44: Das hört ihr in der nächsten Folge von Listen to listen!

00:43:53: Wenn ihr keine Folge verpassen möchtet, abonniert Listen to Wissen am besten direkt in eurer Podcast-App.

00:43:58: So bekommt ihr automatisch Bescheid, soweit eine neue Episode online ist!

00:44:03: Wir freuen uns außerdem über eine fünf Sterne Bewertung und darüber wenn

00:44:06: ihr den Podcast

00:44:07: mit Menschen teilt die ihn auch unbedingt hören sollen.

00:44:11: Feedback könnt ihr jederzeit an DSP etkerber minus Stiftung.de

00:44:16: schicken.

00:44:17: Kerber schreibt sich dabei mit OE.

00:44:23: Listen to Wissen ist ein Podcast der Körberstiftung in Zusammenarbeit mit

00:44:27: Beid FM.

00:44:28: Redaktion

00:44:29: Nina Ritter, Natja Lena Schröder, Frederike Schneider und Liz

00:44:33: Remter.

00:44:34: Produktion

00:44:35: Liz Remte und Danny Steinmeier.