BIODIAGNOSTICS - Biologische Diagnosetools mit Mikrosystemen und supersensitiver magnetischer Detektion

 

Überblick

Abbildung 1. Messung von Phantomen mit magnetischen Nanopartikeln im Biomagnetischen Zentrum des Klinikums der FSU Jena Abbildung 2. Rekonstruktion der Nanopartikelverteilung aus einer Phantommessung gefördert durch die Europäische Union


Nanopartikel besitzen in der medizinischen Diagnostik und Therapie ein hohes Einsatzpotential. Ziel des Projektes BIODIAGNOSTICS ist die Entwicklung neuer medizinischer Diagnosetechniken unter Nutzung dieser Partikel. Die Techniken basieren auf Änderungen der dynamischen Eigenschaften mit Biomolekülen preparierter magnetischer Nanopartikel, wenn sie an biologisch aktive Oberflächen binden oder während der Reaktion mit anderen Biomolekülen. Die Nanopartikel werden dabei u. a. mit Antikörpern prepariert, um zu untersuchen, ob Bindungen an bestimmte Proteine auftreten, die Kennzeichen verschiedener Krankheiten, z. B. Krebs, sind. Diese magnetischen Verfahren können dabei um einen Faktor 10 empfindlicher sein als herkömmliche Verfahren, z. B. ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay).

Im Rahmen des Projektes sollen magnetische Nanopartikel und hochsensible Messsensoren sowie -systeme entwickelt und verglichen werden. Zudem werden Verfahren zur Auswertung und zur Bestimmung der räumlichen Verteilung der Nanopartikel untersucht. Für die Validierung der Systeme wird die in-vitro Detektion verschiedener Antigene real getestet. Ebenso werden in-vitro und in-vivo Untersuchungen zu bildgebenden Verfahren und zur Diagnose von neurologischer Krankheiten durchgeführt.

Projektpartner

  •     Chalmers University of Technology, Schweden
  •     Imego AB, Schweden
  •     Karolinska Institute, Schweden
  •     The Royal Institute of Technology, Sweden
  •     Forschungzentrum Juelich, Deutschland
  •     Forschungzentrum Juelich, Deutschland
  •     Juelicher SQUID GmbH, Deutschland
  •     Senova GmbH, Jena, Deutschland
  •     Physikalische Technische Bundesanstalt, Deutschland
  •     Chemicell GmbH, Berlin, Deutschland
  •     Friedrich-Schiller-Universität Jena, Deutschland
  •     Micro-Sphere S.A., Schweiz
  •     Royal Holloway University London, Großbritannien
  •     MIC/DTU, Dänemark
Abbildung 1: Projektpartner beim Mid-Term Review Meeting in Berlin

Publikationen & Patente

  •     Crevecoeur, G., Baumgarten, D., Steinhoff, U., Haueisen, J., Trahms, L., Dupré, L.: Advancements in Magnetic Nanoparticle Reconstruction Using Sequential. Activation of Excitation Coil Arrays Using Magnetorelaxometry. IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL. 48, NO. 4, April 2012 1313 - 1316
  •     Eichardt,R., Baumgarten,D., Petkovic,B., Wiekhorst,F., Trahms,L., Haueisen,J.: Adapting source grid parameters to improve the condition of the magnetostatic linear inverse problem of estimating nanoparticle distributions. Medical & Biological Engineering & Computing, 50(10):1081-9, 2012
  •     Baumgarten, D., Haueisen J.: A Spatio-Temporal Approach for the Solution of the Inverse Problem in the Reconstruction of Magnetic Nanoparticle Distributions. IEEE Transactions on Magnetics, vol. 46, no. 8, August 2010: 3496-3499;
  •     Eichardt R, Haueisen J: Influence of Sensor Variations on the Condition of the Magnetostatic Linear Inverse Problem. IEEE Transactions on Magnetics, 46(8): 3449 - 3452, 2010
  •     Baumgarten D, Doering A: Registrierung von Aufnahmen des Augenhintergrundes zur Erstellung großflächiger Kompositionsaufnahmen. Biomed Tech, Vol. 52, Nr. 6, S. 365–374, 2007;
  •     Baumgarten D, Liehr M, Wiekhorst F, Steinhoff U, Münster P, Trahms L, Haueisen J: Magnetic Nanoparticle Imaging by means of Minimum Norm Estimates from Remanence Measurements. Accepted for publication in Med Biol Eng Comp, 2008;
  •     Baumgarten D, Steinhoff U, Haberkorn W, Wiekhorst F, Trahms L, Haueisen J: Minimum Norm and Multipole Based Algorithms for the Reconstruction of Magnetic Nanoparticle Distributions in Biological Tissue. Submitted to the International on Biomagnetism 2008 (BIOMAG08), Aug 25-29, Sapporo, Japan, 2008;
  •     Baumgarten D, Liehr M, Wiekhorst F, Steinhoff U, Münster P, Trahms L, Haueisen J: Estimation of Magnetic Nanoparticle Distributions with a Minimum Norm Approach: Determination of relevant Parameters. Submitted to the International on Biomagnetism 2008 (BIOMAG08), Aug 25-29, Sapporo, Japan, 2008;
  •     Baumgarten D, Liehr M, Haueisen J: Magnetic Imaging of Nanoparticles using Minimum Norm Algorithms. Joint Meeting of the 6th International Symposium on Noninvasive Functional Source Imaging of the Brain and Heart and the International Conference on Functional Biomedical Imaging, Zhejiang University Hangzhou (China), 12.-14.10.2007;
  •     Baumgarten D, Liehr M, Haueisen J: Magnetic Imaging of Nanoparticles using Minimum Norm Algorithms. In Proceedings 41. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Biomedizinische Technik (DGBMT) im VDE, Aachen, Deutschland, 26.-29.09.2007;
  •     Baumgarten D, Doering A, Trost M: Composition of Wide Field Fundus Images Using a Non-Linear Registration Technique. ARVO’s 2007 Annual Meeting, Fort Lauderdale (Florida), 06.-10.05.2007;
  •     Baumgarten, D., Doering, A., Trost, M.: Registrierung von Aufnahmen des Augenhintergrundes zur Erstellung großflächiger Kompositionsaufnahmen. Workshop Bildverarbeitung für die Medizin, München, Deutschland, 2007;
  •     Baumgarten, D.: Registrierung von Aufnahmen des Augenhintergrundes zur Erstellung großflächiger Kompositionsaufnahmen. Diplomarbeit TU Ilmenau, 2006

Förderung