05. Juni 2024 Kieler Großforschungsprojekt zu Medizin-Sensoren wird verlängert

Die 53 Forschenden aus Materialwissenschaft, Elektrotechnik, Physik und Medizin erhalten mehr als 12 Millionen Euro für die dritte Förderphase ihres interdisziplinären Großforschungsprojekts. Ziel ist die Entwicklung von hochempfindlichen, magnetoelektrischen Sensoren, um damit medizinische Diagnosemethoden zu verbessern, zum Beispiel für Herz- oder Parkinsonerkrankungen.

Dritte Förderphase zu medizinischen Anwendungen

Unsichere Schritte, langsamere Bewegungen, zitternde Hände – so oder ähnlich können sich Parkinson und andere neurodegenerativen Erkrankungen äußern. Dabei kann es einen Unterschied machen, ob diese ungewöhnlichen Bewegungsmuster in einem medizinischen Labor in einer Klinik erfasst werden oder in der vertrauten Umgebung der Betroffenen. „Sensoren, die für Messungen zu Hause eingesetzt werden, müssen besonders einfach und robust sein und vor allem zuverlässige Ergebnisse liefern“, sagt Gerhard Schmidt, Professor für digitale Signalverarbeitung und Sprecher des Sonderforschungsbereichs (SFB) 1261. „Das ist nur eine der neuen Anwendungsmöglichkeiten, die sich mit unserer Sensortechnologie für die medizinische Diagnostik eröffnen.“ Andere Teilprojekte des SFB widmen sich zum Beispiel der Frage, wie sich mit Hilfe der Sensoren invasive Eingriffe vermeiden lassen, etwa bei der Lokalisierung von Herzrhythmusstörungen.

Interdisziplinäre Sensorforschung in Kiel gestärkt

„Mit der erneuten Förderzusage bestätigt die DFG das Innovationspotenzial interdisziplinärer Forschung für große gesellschaftliche Herausforderungen wie die Gesundheit. Das Präsidium gratuliert dem gesamten Team und insbesondere dem Sprecher Professor Gerhard Schmidt zur Fortsetzung seiner hervorragenden Zusammenarbeit an der Schnittstelle von Medizin und Ingenieurwissenschaften“, sagt Professor Eckhard Quandt, CAU-Vizepräsident für Forschung und Transfer, der den SFB als Sprecher in der ersten Förderphase erfolgreich aufgebaut hat. Die Zusage stärkt auch die interdisziplinäre Sensorforschung in Kiel, die mit dem Zentrum für Vernetzte Sensorsysteme im vergangenen Jahr einen Knotenpunkt für Forschung und Transfer auf dem Campus der Technischen Fakultät erhalten hat, sowie den nanowissenschaftlichen Forschungsschwerpunkt KiNSIS (Kiel Nano, Surface and Interface Science) der CAU.

Schneller, eindeutiger, komfortabler

Das Besondere an den magnetoelektrischen Sensoren des SFB 1261 ist, dass sie keine elektrische Aktivität messen, wie etwa den Herzschlag beim EKG (Elektrokardiogramm), sondern magnetische Felder. Diese entsteht im Körper parallel zu den elektrischen Feldern, hat aber eine deutlich bessere räumliche Auflösung. Während elektrische Signale durch die elektrische Leitfähigkeit des Körpergewebes verfälscht werden können, bleiben biomagnetische Signale davon unbeeinflusst und lassen sich sogar ohne direkten Hautkontakt messen. Biomagnetische Messungen haben also das Potenzial, eindeutiger, schneller und für die Patientinnen und Patienten komfortabler zu sein.

Allerdings sind biomagnetische Signale sehr schwach und werden leicht durch die Umgebung gestört. Bisher mussten solche Messungen deshalb mit großem Aufwand in gekühlter und abgeschirmter Umgebung durchgeführt werden. Im SFB 1261 arbeiten daher Forschende aus verschiedenen Disziplinen eng zusammen, um magnetoelektrische Sensoren zu entwickeln, die eine sehr hohe Empfindlichkeit aufweisen und gleichzeitig zuverlässig in normaler Raumumgebung funktionieren.

Internationale Forschung vorangetrieben

Seit Beginn der DFG-Förderung im Jahr 2016 haben die Mitglieder des SFB verschiedene Sensorkonzepte und -materialien verglichen, jeweils einen geeigneten elektronischen Aufbau entwickelt und die Signalverarbeitung optimiert. So konnten sie zum Beispiel die Empfindlichkeit um das 10-fache verbessern. Bisher sind über 200 wissenschaftliche Publikationen und internationale Konferenzbeiträge sowie zehn Patentanmeldungen aus dem SFB hervorgegangen. „Wir freuen uns sehr, dass wir mit unserer bisherigen Arbeit überzeugen konnten. In der dritten Förderphase wollen wir jetzt die vielversprechendsten Konzepte gezielt für verschiedene medizinische Anwendungen weiterentwickeln“, sagt Schmidt. Auch die Gründung eines Start-Ups-Unternehmens ist geplant. Mit der erneuten Verlängerung erreicht das Projekt den maximalen Förderzeitraum der DFG für Sonderforschungsbereiche von zwölf Jahren.

Ein zentraler Bestandteil des Großforschungsprojekts ist außerdem die strukturierte Ausbildung von jungen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern. Zurzeit promovieren hier 25 Doktorandinnen und Doktoranden. Im Rahmen des SFB haben sie die Möglichkeit, internationale Forschungsaufenthalte zu absolvieren, an einem Austauschprogramm mit der Pennsylvania State University, USA, teilzunehmen sowie Summerschools, Mentoringprogramme und Fortbildungen zu besuchen. Projekte zu Forschungsdatenmanagement, Öffentlichkeitsarbeit und Gleichstellung sind ebenfalls fest in den SFB integriert und werden in der dritten Phase weiterentwickelt.