Smart Technologies für die Tumortherapie

  • Bildgebung, Radioonkologie und Onkoengineering
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Prof. Dr. Tian Qiu

Department Head

Drahtlose Mikro-/Nano-Roboter bieten ein großes Potenzial für die minimalinvasive Medizin. Sie könnten die gezielte Verabreichung von Medikamenten an Tumore, langfristige präzise In-vivo-Messungen und auch neue chirurgische Verfahren auf Zellebene ermöglichen. Unsere Gruppe arbeitet an der Schnittstelle zwischen Mikrosystemtechnik und biomedizinischer Wissenschaft, um neue Roboterhardware und -software für eine präzisere und personalisierte Krebstherapie zu entwickeln.

Die Abbildung zeigt die menschliche Leber mit verzweigten Gallengängen. Ein Abschnitt innerhalb der Leber veranschaulicht den Weg der Gallensäfte, die von kraftvollen Strukturen, symbolisiert durch schwarze Zylinder, transportiert werden. Der Hintergrund ist in Blautönen gehalten.

Unsere Forschung

Ein schematisches Diagramm zeigt einen Pfad in Form des Buchstabens "R". Rote Punkte markieren verschiedene Zeitpunkte (t1, t2, t3) und zeigen die Bewegung von einem Startpunkt zu einem Ziel. Der Pfad wird durch Pfeile verdeutlicht. Dieses Bild illustriert eine Technologie zur Tumortherapie.

Mikro-/Nano-Roboter für die Tumortherapie

Die Effizienz der Verabreichung von Medikamenten stellt eine große Herausforderung für die wirksame Behandlung von Krebs dar. Herkömmliche Verabreichungsmethoden weisen auf dem langen Weg vom Blutkreislauf zu den Tumorzellen aufgrund mehrerer biologischer Barrieren eine sehr geringe Effizienz (<1%) auf. Sie führen zu systemischer Toxizität und begrenzten Medikamentenkonzentrationen. Trotz der jüngsten Entwicklung passiver Nanoträger wird ihr therapeutisches Potenzial häufig durch eine unzureichende Zielführung und Penetration in das solide Tumorgewebe unterminiert.

Aktive Mikro-/Nano-Roboter bieten eine einzigartige Chance, diese Herausforderung zu meistern. Unsere Vision ist, dass selbstbewegende Mikro-/Nanovehikel so gesteuert werden, dass sie im menschlichen Körper navigieren und in solides Tumorgewebe eindringen können, um die Aufnahme von Medikamenten zu verbessern und die Gesamtwirksamkeit von Tumortherapien zu erhöhen. Am DKFZ-Standort Dresden streben wir die ganzheitliche Integration von vier Schlüsselaspekten in ein intelligentes Mikrosystem an: Fortbewegung, Sensorik, Steuerung und biomedizinische Ladung. Wir arbeiten eng mit UKDD, NCT, OncoRay, HZDR und DKTK zusammen, um die entwickelten Roboter in präklinischen Studien zu testen, um die Technologie zu validieren und zu optimieren.

Finanzierung durch Dritte

Unsere Gruppe arbeitet an einem spannenden ERC Starting Grant Projekt „VIBEBOT“ (Vibrational Microrobots in Viscoelastic Biological Tissues) und zielt darauf ab, mit intelligenten Mikrosystemen tief in Gewebe einzudringen und dieses zu erfassen. Die Mikro-/Nano-Robotik wird neue Ansätze für die aktive und gezielte Verabreichung von Therapeutika an Tumore bringen und so die Präzisionsonkologie für die Medizin der Zukunft erleichtern.

Logo der Europäischen Union mit dem Text "Funded by the European Union" und das Logo des Europäischen Forschungsrats (ERC). Beide Logos verdeutlichen die finanzielle Unterstützung für Forschungsprojekte im Bereich der Tumortherapie.

Projekte

Das Bild zeigt eine schematische Darstellung von magnetischen Millirobotern, die gemeinsam einen elektrischen Draht oder einen Schaltkreis transportieren. Die Abbildung illustriert die Zusammenarbeit dieser winzigen Roboter für zukünftige Anwendungen in der Medizin und Technik.

TrainBot - ein Team von Mikrorobotern für die endoskopische Chirurgie

Aktuelle Mitglieder: Moonkwang Jeong, Dr. Meng Zhang, Jyothi Kumari Mariyanna

Kleine Roboter stehen vor der Herausforderung, sich auf rutschigem biologischem Gewebe fortzubewegen, was für die Durchführung effektiver medizinischer Aufgaben unerlässlich ist. Wir haben ein Team von Millirobotern namens TrainBot entwickelt, die zusammenarbeiten, um schwere Lasten durch enge biologische Lumen zu transportieren. Die Füße jedes Roboters sind so optimiert, dass sie eine effektive Bewegung auf rutschigen Oberflächen ermöglichen. Wir demonstrieren die erste Elektrokauterisation, die von miniaturisierten Robotern durchgeführt wurde, um eine Gallengangsobstruktion für die Drainage und die Medikamentenverabreichung zu beseitigen, was das Potenzial von kollaborativen kleinen Robotern für die Chirurgie unterstreicht.

Team

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    Prof. Dr. Tian Qiu

    Head of Department

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    Verena Lober

    Assistenz

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    Nicole Türkowsky

    Assistenz

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    Dr. Jiyuan Tian

    Postdoctoral Researcher

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    Dr. Haoying Wang

    Postdoctoral Researcher

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    Alexander Kutscher

    Postdoctoral Researcher

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    Dr. Yue Gao

    Postdoctoral Researcher

  • Mitarbeiterbild

    Dr. Moon Kwang Jeong

    PhD Student

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    Ann-Sophia Müller

    PhD Student

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    Jyothi Kumari Mariyanna

    PhD Student

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    Nicolas Schmitt

    PhD Student

Gesamtes Team

Publikationen

2026 - Advanced Robotics Research

Y. Gao, M. Jeong, A. G. Muñoz, A. S. Müller, F. Long, S. Zhou, J. Qu, L. A. Kunz-Schughart, T. Qiu*

2024 - Advanced Science

M. Jeong, X. Tan, F. Fischer, T. Qiu*

2023 - Science Advances

D. Wu, …, T. Qiu, P. Fischer, M. G. Shapiro et al.

2023 - npj Robotics

F. Fischer, C. Gletter, M. Jeong, T. Qiu*

2020 - Nature Communications

Z. Ma, …, T. Qiu*, P. Fischer*

2018 - Science Advances

Z. Wu, …, T. Qiu*, P. Fischer*

2016 - Nature

K. Melde, A. G. Mark, T. Qiu, P. Fischer

2014 - IEEE ICRA

T. Qiu, D. Schamel, A. g. Mark, P. Fischer

Nachrichten

Freie Stellen

Unser junges, hochmotiviertes und kreatives Team ist immer offen für neue Talente, die Spaß an der Arbeit in einem freundlichen und kollaborativen Umfeld haben.

Wir freuen uns auf Deine Bewerbung als PDF-Datei per Mail an: Frau Nicole Türkowsky nicole.tuerkowsky++at++dkfz.de.

Folgende Unterlagen werden gewünscht:

  • ein Motivationsschreiben, in dem Du beschreibst, warum Du in unserer Gruppe mitarbeiten möchtest. Erwähne bitte auch, ob Du an einem bestimmten Projekt interessiert bist und wie Deine Erfahrung/Ausbildung mit diesem Projekt zusammenhängt
  • ein kurzer Lebenslauf
  • eine aktuelle Notenübersicht über Dein Studium, einschließlich der Abschlussnoten, falls vorhanden
  • eine Kopie Deines Schulabschlusszeugnisses
  • Empfehlungsschreiben

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