Un nuovo progetto mira a sviluppare sensori quantistici per migliorare la chirurgia del tumore al cervello

Un nuovo progetto mira a sviluppare sensori quantistici per migliorare la chirurgia del tumore al cervello

La rimozione di un tumore al cervello presenta ai chirurghi sfide particolari: devono rimuovere il tumore senza danneggiare il tessuto cerebrale sano. Tra le altre cose è importante tenere d'occhio la corteccia motoria, responsabile del movimento. Se ad esempio viene reciso un percorso nervoso che porta da lì al braccio, il paziente non sarà più in grado di muovere questo braccio dopo l'operazione. Una diagnostica appropriata aiuta già a identificare e proteggere tali percorsi nervosi e regioni del cervello.

DiaQNOS: progetto faro nel rilevamento quantistico

In futuro, si prevede che la tecnologia dei sensori quantistici migliorerà ulteriormente l’assegnazione delle funzioni a specifiche aree del cervello, attraverso nuovi dispositivi diagnostici che, tra le altre cose, perfezionano la neuronavigazione. A questo sta lavorando un consorzio dell’Università Johannes Gutenberg di Magonza (JGU) e dell’Istituto Helmholtz di Magonza (HIM) nel nuovo progetto DiaQNOS insieme a vari partner della ricerca, della medicina e dell’industria. Il progetto quinquennale, avviato nell’ottobre 2022, è finanziato dal Ministero federale dell’Istruzione e della Ricerca (BMBF) con un totale di quasi 11 milioni di euro. L'Università di Magonza, in qualità di responsabile del progetto, riceverà 1,5 milioni di euro.

La base per il progetto DiaQNOS è stata posta dal progetto comune BrainQSens, nel quale era rappresentata anche la JGU. Il consorzio BrainQSens ha sviluppato sensori magnetici altamente sensibili che consentono una migliore diagnostica medica.

«In questo progetto di presentazione dei sensori quantistici siamo già riusciti a migliorare la tecnologia dei sensori di campo magnetico a tal punto che, in linea di principio, può rilevare i campi magnetici del cervello», spiega la dott.ssa Arne Wickenbrock di JGU e HIM, che coordina il progetto comune. “Ora si tratta di compiere i prossimi passi verso l’applicazione medica e rendere i sensori quantistici utilizzabili per la società”. Il consorzio DiaQNOS tiene conto di questo focus applicativo includendo i neurochirurghi dell'Ospedale universitario di Friburgo, ovvero i futuri utenti della tecnologia, e il produttore di dispositivi medici inomed Medizintechnik GmbH. Inoltre, Sacher Lasertechnik GmbH e TTI GmbH, in quanto aziende con esperienza nella commercializzazione di nuovi sviluppi, apportano il loro know-how.

Un dispositivo adatto all'uso in chirurgia sarà sviluppato in un periodo di tre anni, seguito da due anni di ricerca medica. Tra l'altro, per la prima volta verranno esaminate le proprietà magnetiche di campioni di tessuto cerebrale provenienti da una banca dei tessuti di Friburgo, in particolare per quanto riguarda le nuove possibilità diagnostiche per i tumori cerebrali.

Competenza di Magonza nella costruzione di un sensore quantistico

I ricercatori dell'Università di Magonza e dell'HIM si dedicano, tra l'altro, alla costruzione del sensore quantistico. Nel corso degli anni il gruppo di ricerca del professor Dmitry Budker ha rafforzato la magnetografia come competenza chiave a Magonza e lui stesso contribuirà con la sua esperienza al progetto.

Questi sensori quantistici si basano sui posti vacanti di azoto nel diamante, ovvero sensori di campo magnetico su scala nanometrica intrappolati nel diamante. Un gran numero di questi sensori di campo magnetico possono essere presenti in un sottile strato di diamante. Questo ci consente di creare un’immagine magnetica dell’oggetto visto dal sensore”.

Dr. Arne Wickenbrock di JGU e HIM

La comunicazione nervosa nel corpo umano funziona tramite cariche elettriche che corrono attraverso le vie nervose. Ogni carica in movimento crea un campo magnetico, quindi ci sono numerosi campi magnetici nel corpo umano, compreso nel cervello. Il sensore ha lo scopo di rilevarli e analizzarli e quindi fornire al chirurgo maggiori informazioni sulla funzione delle rispettive aree del cervello. Ciò consente ai medici di pianificare il decorso dell’incisione in modo più preciso e più agevole per il paziente.

Fonte:

Università di Magonza

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