Akustische Mikro- und Nanoroboter für die Medizin

Im September 2019 haben Sie einen prestigeträchtigen ERC Grant für Ihre Forschung an Mikroschwimmern, die Medikamente in den menschlichen Körper einbringen können, erhalten. Können Sie uns einen tieferen Einblick in Ihr Projekt geben?

Daniel Ahmed: Akustik-basierte Mikro- und Nanorobotik hat ein immenses Potenzial in der Medizin, zum Beispiel, um Medikamente gezielt zu verabreichen, Diagnosen durchzuführen oder für nicht-invasive Operationen. Mit dem ERC Grant werden wir ein neues kabelloses Robotersystem im Tiermodell etablieren, das hauptsächlich einen akustischen Antrieb verwendet. In vivo-Mikromanipulationen und Mikrorobotersysteme, die Ultraschall oder hochfrequente akustische Felder verwenden, sind ganz neue Verfahren, die künftig einen wesentlichen Einfluss auf die Krebsforschung und Entwicklung entsprechender neuer Behandlungsmethoden haben werden. Der Grant ermöglicht es uns, viele der grundlegenden Herausforderungen anzugehen, die mit dem Einsatz von Mikro- und Nanorobotern in lebenden Tieren verbunden sind. So können wir eine Plattform entwickeln, welche die Manipulation von Mikrorobotern in Tiermodellen beinhaltet, um unterschiedliche Krankheitsmodelle zu untersuchen. Diese Forschungsprojekte werden die Basis für weiterführende präklinische Studien legen.

Was sind die grössten Herausforderungen?

Wir stehen vor verschiedenen Herausforderungen, die bislang den Einsatz von miniaturisierten Robotern in klinischen Studien einschränken. Dazu zählen die Bildgebung und Verfolgung von winzigen Robotern in Echtzeit, das mangelnde Wissen über das Verhalten von Mikrorobotern im flüssigen Umfeld des Gefässsystems oder die Navigation von kleinen Robotern entgegen dem Blutfluss. Mein Team und ich freuen uns darauf, mit Hilfe von Ultraschall viele der noch offenen Fragen zu klären, die mit der Verwendung von Mikrorobotern in der Medizin verbunden sind.

Sie haben dieses Projekt 2015 begonnen, als Sie zum Multi-Scale-Robotik-Labor gestossen sind. Warum haben Sie sich für die ETH Zürich entschieden?

Ich habe bereits vor der Zeit an der ETH akustisch basierte Mikroroboter entwickelt, um sie in der Medizin einzusetzen. Die ETH Zürich ist auf dem Gebiet der Robotik sehr anerkannt, und ich finde die Forschung von Professor Brad Nelson sehr spannend. Da ich eine Karriere in der Robotik anstrebte, bin ich in sein Labor eingetreten. Ich habe wirklich Glück gehabt, einen so inspirierenden Mentor zu finden.

Ihre Aufgaben als Professor gehen über die Forschung hinaus. Was finden Sie besonders reizvoll?

Ich freue mich darauf, eine eigene Forschungsgruppe aufzubauen und die Studierenden bei der Suche nach Lösungen auf die drängenden Herausforderungen in der Medizin anzuleiten und zu betreuen.

Warum haben Sie sich ursprünglich für das Ingenieurwesen entschieden?

Ich hatte das Glück, an der Fakultät für Ingenieurwissenschaften und Mechanik an der Penn State eingeschrieben zu sein. Dort hatte ich sehr gute Mentoren, die mich schon früh ermutigt haben, spannende Forschung in verschiedenen Disziplinen zu betreiben. Für meine Bachelorarbeit habe ich einen der kleinsten Piezo-Motoren gebaut. Dieses Gefühl, etwas ganz Neues schaffen zu können, war für mich der Grund dafür, in die Forschung zu gehen.

Was empfehlen Sie Studierenden, die eine Karriere in der Forschung anstreben? Welche persönlichen Eigenschaften braucht es?

Ich finde Forschung wunderbar. Ich ermutige Studierende, sich über die grossen Herausforderungen der Gesellschaft Gedanken zu machen. Wie können sie zum Wohlbefinden der Gesellschaft beitragen? Auch ist es wichtig, motiviert und wissbegierig zu bleiben, nicht schnell aufzugeben und in grossen Zusammenhängen zu denken.

Was tun Sie für Ihre Work-Life-Balance und um neue Energie zu gewinnen?

Meine Eltern sind eine grosse Quelle der Motivation. Ich habe das Glück, tolle Freunde und eine Familie zu haben, mit denen ich gerne Zeit verbringe.