Forscher der University of Warwick haben einen bahnbrechenden Magnetfeldsensor auf Diamantbasis entwickelt, der die Diagnose von metastasiertem Krebs deutlich verbessern könnte. Das Gerät, das in der Zeitschrift Physical Review Applied vorgestellt wurde, nutzt die einzigartigen Eigenschaften von Diamanten, um Tumore präzise aufzuspüren, indem es magnetische Tracerflüssigkeiten verfolgt, die in den Körper injiziert werden. Besonders im Fokus steht die Erkennung von Brustkrebsmetastasen in Lymphknoten, ein entscheidender Faktor für die Behandlungsplanung.
Der neue Sensor zeichnet sich durch seine hohe Empfindlichkeit und kompakte Größe aus. Mit einem Sensorkopf von nur zehn Millimetern Durchmesser ist er klein genug für den Einsatz in der Endoskopie oder Schlüssellochchirurgie. Er kann bereits ein Hundertstel der üblichen klinischen Dosis an magnetischer Tracerflüssigkeit nachweisen, was seine Präzision unterstreicht. Die Funktionsweise basiert auf der Verfolgung von Eisenoxid-Nanopartikeln, die in den Tumor injiziert werden und mit metastasierten Krebszellen zu den Lymphknoten wandern. Der Sensor lokalisiert diese Partikel und ermöglicht so die Identifikation betroffener Lymphknoten, die chirurgisch entfernt werden müssen, um die Ausbreitung des Krebses zu stoppen.
Das kompakte Design des Geräts wird durch einen winzigen Diamanten mit einem Volumen von 0,5 Kubikmillimetern und einen kleinen Permanentmagneten am Sensorkopf erreicht. Dadurch wird sperrige Elektronik überflüssig, und das Gerät kann flexibel in der Hand gehalten werden. Die magnetische Erfassung basiert auf sogenannten Stickstoffvakanzzentren im Diamanten, die kleinste Veränderungen im Magnetfeld registrieren und dem Diamanten eine charakteristische rosa Farbe verleihen.
Im Vergleich zu herkömmlichen Methoden bietet der Diamantsensor klare Vorteile. Traditionelle Ansätze nutzen radioaktive Tracer oder blaue Farbstoffe, die entweder nur in spezialisierten Kliniken verfügbar sind oder allergische Reaktionen auslösen können. Die neue Technologie ist hingegen ungiftig, nicht radioaktiv und universell einsetzbar. Sie wurde in Zusammenarbeit mit Klinikern entwickelt, um die praktische Anwendbarkeit zu gewährleisten.
Die Technologie könnte über die Brustkrebsdiagnostik hinaus auch für andere Krebsarten wie Lungen-, Leber-, Darm- oder Speiseröhrenkrebs von Bedeutung sein. Darüber hinaus sehen die Forscher Anwendungsmöglichkeiten in Bereichen wie Raumfahrt und Fusionsenergie. Der Diamantsensor stellt einen wichtigen Fortschritt in der Krebserkennung dar und könnte die Diagnostik und Behandlung von Krebspatienten nachhaltig verbessern.
Original Paper:
Endoscopic diamond magnetometer for cancer surgery | Phys. Rev. Applied
