Modellbildung
Simulationsgestützte Verfahren sagen die Wechselwirkungen von magnetischen Nanomaterialien mit dem Gewebe sowie die hieraus resultierende Beeinflussung von Messsignalen verlässlich vorher. Dies erlaubt die Bewertung von diagnostischen Informationen und die präzise Planung von therapeutischen Anwendungen.
Eine der größten Herausforderungen bei der Anwendung von MNP als Vehikel für therapeutische Agenzien ist, sie am richtigen Ort und in der notwendigen Menge anzusammeln. Um eine zuverlässige Planung der Therapie zu ermöglichen, bedarf es einer Modellentwicklung, die eine Vorhersage der Akkumulation und Freisetzung des therapeutischen Agens erlaubt. Die Gruppe Nanomagnetic Medical Engineering entwickelt physikalische Simulationsmodelle, um auf Basis von Patientendaten die Wechselwirkungen von magnetischen Nanopartikeln im Blut und im Gewebe unter Einwirkung von relevanten Kräften, die z. B. durch statische oder dynamische Magnetfelder erzeugt werden, zu ermitteln. Dies erlaubt eine Bestimmung der Anreicherung der magnetischen Nanopartikel im Körper. Für die Entwicklung der Simulationsmodelle werden Finite-Elemente-Methoden eingesetzt. Um ausreichend genaue Ergebnisse zu erhalten, müssen neuartige detailgetreue Gewebemodelle, die man aus histologischen Gewebedaten ableitet, verwendet werden. Ärzte sollen das Simulationsmodell später für die Therapieplanung benutzen.
Außerdem entwickelt die Gruppe Nanomagnetic Medical Engineering Vorhersagemodelle für die durch Magnetfelder bedingte Aufheizung von magnetischen Nanomaterialien, die sich – manchmal in Implantaten – im menschlichen Körper befinden, sowie für die zu erwartenden Messsignale dieser Nanomaterialien bei medizinischer Bildgebung (z. B. bei Magnetresonanztomographie – MRT – oder Magnetpartikelbildgebung – MPI). Die Vorhersagemodelle beschreiben präzise die Wechselwirkungen von magnetischen Nanopartikeln mit ihrer Umgebung und sollen u. a. erlauben, das Verhalten der intelligenten Implantate im Körper mit Hilfe von medizinischer Bildgebung besser darzustellen.