Röntgenfluoreszenz-Bildgebung
Molekulare Röntgenfluoreszenzbildgebung (XFCT) von funktionalisierten Nanopartikeln
Entwicklung neuer laser-getriebener Röntgenquellen sowie Fortschritte in der Herstellung von metallischen Nanopartikeln und deren Bindung an Biomoleküle erlauben es, eine neue Bildgebungsmethode für die medizinische Diagnostik, basierend auf Röntgenfluoreszenzemissionen zu verfolgen. Dabei wird durch eine möglichst monochromatische und kollimierte Röntgenquelle ein abtastender Strahl erzeugt, der eine Kontrastmittelverteilung, basierend auf, an Biomoleküle gebundene metallische Nanopartikel, im Körper zur Emission von Röntgenfluoreszenz anregt. Als Nanopartikelmaterial bietet sich Gold an, aufgrund der hohen Biokompatibilität sowie der hohen Energie der Fluoreszenzemission.
Die Vorteile einer solchen molekularen Bildgebung sind die potentiell hohe räumliche und zeitliche Auflösung, die Möglichkeit ein breites Spektrum an Biomarkern zu verwenden, aufgrund der flexiblen Bindung der Nanopartikel, sowie eine potentiell hohe Kosteneffizienz. Es konnte bereits gezeigt werden dass die Sensitivität dieser Bildgebungsmethode ausreicht, um eine Soffmengenkonzentration der an Gold-Nanopartikel gebundenen Biomarker, bis in den nanomolaren Bereich darzustellen.
Abb. 1: Prinzip der Röntgenfluoreszenzemission
Themen:
- Aufbau eines Prototypen zur Bildgebung von Gold-Nanopartikel-Verteilungen
- Analyse neuer Detektionsmethoden basierend auf Bragg-reflektierenden Kristallen
- Implementierung eines iterativen Rekonstruktionsverfahrens basierend auf komprimiertem Abtasten
- Optimierung der Fluoreszenzemessung basierend auf Ergebnissen von Monte Carlo Simulationen der Bild- und Dosisentstehung
Wir bieten Themen für studentische Abschlussprojekte (Bachelor- und Masterarbeit sowie vorbereitenden Forschungsprojekte) für Studierende aus verschiedenen ingenieurwissenschaftlichen Disziplinen (z.B. Medizintechnik, Biosystemtechnik, Molekulare Biosysteme, Systemtechnik und Technische Kybernetik etc.) an. Falls Sie Interesse an einer wissenschaftlichen Arbeit auf diesem Gebiet haben, bitte kontaktieren Sie uns per E-Mail mit folgenden Informationen: kurzer Lebenslauf, Notenliste, Interessengebiete und gewünschtes Startdatum.
