Licht auf der Haut
Laserexperten und Mediziner forschen gemeinsam im Projekt „HautScan“
Eine Chemotherapie kann Leben retten. Bisweilen treten jedoch starke Nebenwirkungen auf, zum Beispiel wenn Doxorubicin verabreicht wird. Das Medikament kommt unter anderem bei Brust- oder Knochenkrebspatienten zum Einsatz und verursacht häufig schmerzhafte Schwellungen und Rötungen an den Handflächen und Fußsohlen, das sogenannte Hand- und Fußsyndrom. Im Extremfall muss die Therapie abgebrochen werden.
Daher ist es wichtig, die Vorgänge im Körper, etwa wann das Medikament durch die Haut wieder austritt und sie angreift, genau zu verstehen und zu überwachen. Gelänge es, dies frühzeitig zu erkennen, ließe sich den negativen Folgen durch eine entsprechende Behandlung vorbeugen und die Therapie sichern. Je eher, desto besser.
Dazu entwickeln Forscher an der Berliner Charité um Professor Jürgen Lademann und an der Technischen Universität Berlin um Professor Günther Tränkle eine optische Methode, die auf laserspektroskopischen Verfahren beruht. In dem von der Einstein-Stiftung geförderten Projekt „HautScan“ entwickelt das Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH), dessen Direktor Tränkle gleichzeitig ist, die Laserlichtquellen.
Die Forscher setzen auf die sogenannte Raman-Spektroskopie. Mit ihr ist es möglich, zahlreiche Substanzen zu identifizieren. Dabei regt einfallendes Laserlicht einer bestimmten Wellenlänge die Moleküle zu Schwingungen an. Das gestreute Licht wird aufgefangen und analysiert. Das gemessene Spektrum enthält charakteristische Strukturen, die ein wiedererkennbares Muster besitzen – wie ein Fingerabdruck.
Am FBH kümmern sich Bernd Sumpf und sein Team vor allem um die Entwicklung der Lichtquelle und die zugehörige Optik, mit der der Laserstrahl auf die Haut fokussiert und nach Streuung wieder eingesammelt und analysiert wird. Zwar gibt es bereits Laser, die entsprechendes Licht liefern, allerdings sind die viel zu groß. „Das Gerät soll schließlich einmal für den mobilen ärztlichen Einsatz taugen und deshalb nicht größer als eine Umhängetasche etwa im DIN-A4-Format sein“, erläutert Sumpf.
Deshalb will er das ganze System auf Basis von kompakten Halbleiterlasern entwickeln. Die gibt es mit den benötigten Parametern allerdings bisher für den geforderten blauen Wellenlängenbereich nicht. Deshalb gehen die Forscher einen kleinen Umweg: Sie schicken rotes Laserlicht durch einen Kristall, der die Wellenlänge halbiert. Wichtig bei all ihrem Tun: Die Anforderungen an Sicherheit für medizinische Geräte müssen erfüllt werden und das Gerät muss präzise und stabil arbeiten und robust genug sein für den ärztlichen Alltag. „Wir werden am Menschen messen, das verlangt besonderen Respekt“, betont Sumpf.
Eine weitere Herausforderung für die Laser-Experten vom FBH ist, dass das Raman-Signal der Haut sehr schwach ist und von einem ebenfalls dort erzeugten Fluoreszenz-Signal überdeckt wird. Um das herauszufiltern, hilft es, mit zwei eng beieinander liegenden Wellenlängen anzuregen, die sehr ähnliche Fluoreszenz-, aber unterschiedliche Raman-Effekte haben, so dass sich bei einer Überlagerung beides gut trennen lässt.
„HautScan“ hat im August 2012 begonnen. Zurzeit berechnen die Forscher, wie die optischen Komponenten gestaltet und aufgebaut werden müssen. Mit dem Aufbau planen sie in eineinhalb Jahren fertig zu sein.
Auf längere Sicht wolle man sich aber nicht auf die Erkennung von Doxorubicin beschränken, betont Sumpf, denn: „Mit der Raman-Spektroskopie kann man im Grunde alles nachweisen.“ So gibt es Ansätze, über ein Langzeit-Monitoring von Substanzen auf der Haut, wie etwa Karotinoide, generelle Aussagen über den Gesundheitszustand eines Menschen zu ermöglichen. „Aber das ist noch visionär“, sagt Sumpf.
Von Uta Deffke für Adlershof Journal