Nanolaser für die Medizin von morgen

Mehr als 2 Millionen fehlsichtige Menschen unterziehen sich jährlich einer Augenoperation, bei der mit UV-Laserpulsen im Nanosekundenbereich und einer hohen Pulsenergie von mehr als 1 Millijoule ein Teil des Stromas entfernt wird. Nachteil der UV-Behandlung ist die geringe Eindringtiefe der Laserstrahlung. Da die darüber liegende Epithelschicht partiell erhalten werden soll und der UV-Laser aufgrund seiner geringen Lichteindringtiefe nur oberflächlich arbeiten kann, muss diese Gewebeschicht mit einem mechanischen Spezialhobel entfernt werden.

Vorteilhafter wäre eine Laseroperation im Augeninneren ohne mechanische Schneideinstrumente, die den zusätzlichen Schnitt überflüssig machen. Seit kurzem setzt die Medizin dafür verstärkt auf Femtosekundenlaser mit spezieller Scan- und Fokussieroptik, die ultrakurze Laserpulse im nahen infraroten (NIR) Spektralbereich verwenden und tiefer in das Gewebe eindringen können. Wegen ihrer hohen Präzision und ihrer punktgenauen Wirkung auf den jeweiligen Arbeitsbereich sind ultrapräzise Materialentfernungen am Auge möglich.

Nachteil der Methode ist die relativ hohe Pulsenergie, die bei der Anwendung der Femtosekundenlaser entsteht. Mit ihr steigt auch das Potenzial destruktiver Nebenwirkungen. Das genaue Fokussieren auf den jeweiligen Arbeitsbereich spart zwar Zeit und verbessert den Heilungsprozess, allerdings kann eine mögliche Reststrahlung, die das Auge durchdringt, zu unangenehmen Nebeneffekten, wie zum Beispiel Sehstörungen, führen.

Professor Karsten König und sein Team vom Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT arbeiten daran, diese Nebenwirkungen auszuschalten. Sie konnten erstmals zeigen, dass Femtosekundenpulse mit 1000-fach geringerer Energie ausreichend sind, um Gewebeteile schonend und genau abzutragen. Das gelingt mit einem stark modifizierten Femtosekunden-Lasersystem, das durch die Oberfläche direkt die inneren Schichten der Hornhaut operiert. Es arbeitet mit sehr hoher Pulsfolge und kann seinen Strahl mittels einer Präzisionsoptik von Zeiss sehr genau fokussieren, ohne die Mikroumgebung zu schädigen. Damit werden vollkommen neue hochpräzise Augenoperationen möglich.

Neben der Korrektur von Fehlsichtigkeit eröffnet die Entwicklung neuer Femtosekunden-Laser auch Perspektiven bei der Diagnose und der Therapie von Hautkrebs. Prinzipiell ist es möglich, Tumorzellen mit dem Laser erst sichtbar zu machen und dann auszuschalten. Wenn dies in der Praxis gelingt, besitzt die Medizin erstmals ein Werkzeug, das nicht nur kranke Zellen von gesunden unterscheiden kann, sondern das auch in der Lage ist, einzelne Tumorzellen „optisch auszuschalten“, ohne gesunde Nachbarzellen zu schädigen. Die saarländischen Laser-Spezialisten arbeiten im Projekt „Multiphotonen-Endoskop“ an der Weiterentwicklung der Technik. Mit einem neuartigen Miniatur-Endoskop wollen sie künftig nicht nur auf der Haut, sondern auch im Körper nach Krebszellen suchen.

Kontakt:
Professor Dr. Karsten König
Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik (IBMT)
Ensheimerstraße 48
66386 St. Ingbert
Tel.: (0 68 94) 9 80-1 50
Fax: (0 68 94) 9 80-152
E-Mail: karsten.koenig@ibmt.fraunhofer.de