Mit Ionenstrahlen gegen Krebs

Leistungsstarke Laser mit hohen Intensitäten und kurzen Pulsen können die Strukturen von komplexen Biomolekülen, von arthritisch veränderten Gelenken im Frühstadium und von winzigen Tumoren sichtbar machen. Diese Laser sollen auch zur Tumortherapie eingesetzt werden.

Zur Leistungssteigerung der Laser werden besonderen Verstärkertechniken benötigt, insbesondere spezielle Spiegel, die heute noch nicht auf dem Markt sind. Münchener Wissenschaftler stellen so genannte „Chirped Mirrors“ her, maßgeschneiderte Spiegel für jeden Wellenlängenbereich und jedes Problem.

Die modernen Laser in der Forschung sind stark genug, um Teilchen wie Ionen und Elektronen zu erzeugen und zu beschleunigen. Ein Münchener Team stellt hauchdünne Kohlenstofffolien her, in denen die Atome in einer diamantartigen Struktur vorliegen. Diese diamantähnlichen Kohlenstofffolien sind nur etwa 3 nm dick und stabil genug, um frei zu stehen. Wenn sie mit einem fokussierten Laserpuls bestrahlt werden, verhalten sie sich wie ein Lichtsegel. Die entstandenen Ionen können auf relativistische Geschwindigkeiten beschleunigt werden. Trifft ein starker gepulster Laserstrahl auf eine solche Folie, so trennt er die Atome in schnellere Elektronen und schwerere und damit langsamere Ionen. Die Teilchen werden durch den Lichtdruck vorangetrieben und ordnen sich von selbst in einzelnen Pulsen an.

Das Centre for Advanced Laser Applications (CALA) wird als Gemeinschaftseinrichtung der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) und der Technische Universität München (TUM) auf dem Forschungscampus Garching bei München aufgebaut. CALA baut auf den Forschungsergebnissen des Exzellenzclusters „Munich-Centre for Advanced Photonics“ (MAP) auf, wird aber die laserbasierten brillanten Quellen für Röntgen- und Teilchenstrahlen weiterentwickeln und deren Möglichkeiten für die Biomedizin erforschen. Im Vordergrund steht die biomedizinische Bildgebung mit Röntgenstrahlen zur Krebs-Früherkennung und, darauf abgestimmt, die lokale Tumortherapie mit lasererzeugten Protonen- und Kohlenstoffionenstrahlen. Ein weiterer Forschungsschwerpunkt ist die ultraschnelle Strahlenbiologie mit dem Ziel, die primären Prozesse bei der Therapie mit Ionenstrahlen besser zu verstehen und zu optimieren.

Quelle: Presseinformation des Munich-Centre for Advanced Photonics (MAP), München, 13. Mai 2011