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entdeckt 01/2014

entdeckt 01.14 TITEL WWW.Hzdr.DE Zschornacks neu gewonnenen Kollegen floss in die Forschung und Entwicklung der Dreebit’schen Ionenquellen ein. „Das war eine Riesenhilfe“, bedankt sich Zschornack. Mittlerweile hat das Unternehmen 38 Mitarbeiter, macht fünf Millionen Euro Umsatz und steht auf eigenen Füßen – am neuen Standort in Großröhrsdorf zwischen Dresden und Bautzen. Natürlich haben auch die Rossendorfer Forscher schon eine Ionenquel- le von Dreebit gekauft, zum Freundschaftspreis, versteht sich. „Die ist in der Lage, hochgeladene Ionen zu erzeugen, die man sonst nur im Fusionsplasma, in der Korona der Sonne oder am Rand von schwarzen Löchern findet.“ Die Helmholtz-Forscher wollen mit Hilfe dieser Ionen Materialien im Nanobereich be- arbeiten, also millionstel Millimeter feine Strukturen erzeugen. Am unmittelbarsten dürften Krebspatienten von Zschornacks Ionentechnologie profitieren. „Hochgeladene Ionen sind so etwas wie Energiespeicher“, sagt der Forscher. Denn wenn ein Atom oder Molekül ionisiert wird, dann bleibt die dafür nötige Energie im System, das heißt im Ion gespeichert. Hunderte von Kiloelektronenvolt können so in einem Ion deponiert wer- den. „Wenn dieses Ion dann auf eine Festkörper-Oberfläche trifft, wird diese Energie in wenigen Femtosekunden (eine Femtosekunde ist ein Millionstel einer Milliardstel Sekunde) umgesetzt“, sagt Zschornack. „Und zwar gewaltig viel Ener- gie.“ Lenkt man die hochgeladenen Ionen in Form eines Ionen- strahls auf eine Oberfläche, können so Hügel oder Krater mit besonderen physikalischen oder chemischen Eigenschaften erzeugt werden. Skalpell statt Flammenwerfer In der Krebstherapie lassen sich mit Ionenstrahlen gezielt irreparable Schäden im Erbgut von Krebszellen verursachen, die daraufhin absterben. Das schafft zwar auch die herkömm- liche Strahlentherapie mit sogenannten Photonen, doch zum einen nicht so effektiv und zum anderen mit Folgen auch für das normale Gewebe. „Auf dem Weg zum Tumor schädigen Photonenstrahlen gesunde Zellen, insbesondere wenn der Tu- mor nicht direkt unter der Haut, sondern tiefer liegt“, erklärt Zschornack. Ionen hingegen geben ihre Energie erst dort ab, wo sie gestoppt werden. „Wenn man den Ionenstrahl also so einstellt, dass die Ionen genau im Tumor gestoppt werden, dann wird nicht nur das gesunde Gewebe geschont, sondern die Ionen zerstören das Erbgut der Krebszellen viel effektiver als es herkömmliche Photo- nenstrahlung könnte.“ Die modernste Form der Ionentherapie ist die Bestrahlung mit Kohlenstoff-Ionen. „Unsere Quellen sind in der Lage, Strahlen sehr guter Qualität für hochgeladene Kohlenstoff- Ionen zu erzeugen“, sagt Zschornack über die Ionenquellen, die Dreebit herstellt. Eine der Quellen wird derzeit am Heidel- berger Ionenstrahl-Therapiezentrum (HIT) getestet. Sie speist die Ionen in ein Test-Strahlrohr für das dortige Synchrotron ein, ein Ring, in dem die Ionen mit Hilfe von Magnetfeldern in eine Kreisbahn gezwungen und beschleunigt werden. Die sächsischen Ionenquellen zeichnen sich dadurch aus, dass die Ionenstrahlen fast parallel zueinander aus der Quelle kom- men. Das ist wichtig, weil von einem breit gefächerten Strahl nur ein Bruchteil der Ionen in die feine Öffnung des Synchro- trons gelangen würde. „Das heißt, dass man viel mehr Ionen in das Synchrotron einspeisen kann“, sagt Zschornack. Die ersten Patienten könnten vielleicht schon in wenigen Jahren mit Ionen aus Zschornacks Quellen behandelt werden. „Kohlenstoff-Ionen sind geladene Teilchen und können durch elektrische und magnetische Felder genau fokussiert wer- den“, sagt Zschornack. So kann der Ionenstrahl das Tumorge- webe auf den Millimeter genau treffen. „Die Mediziner sagen immer, im Vergleich zur Ionentherapie, mit der man wie mit einem Präzisionsskalpell arbeiten kann, ist die herkömmliche Bestrahlung wie ein Flammenwerfer.“ Kontakt _DREEBIT GmbH / Institut für Ionenstrahlphysik und Materialforschung am HZDR PD Dr. Günter Zschornack guenter.zschornack@dreebit.com www.dreebit.com AUFGESCHNITTEN: Im Schnitt durch die Ionenquelle Dresden EBIS sind Magnetstruk- turen (hellblau), Hochspannungselemente (rot) und spezielle Strukturen für die Führung des Ionenstrahls (hellbraun) zu erkennen. Bild: DREEBIT

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