Nierensteine: Neuartiges Nanomaterial könnte die Behandlung verbessern

Neue Forschungsergebnisse der University of Chicago (USA) könnten die Leistung bestehender Laser bei der Entfernung von Nierensteinen verbessern.

Der Einsatz leistungsstärkerer Geräte im Rahmen einer Laserlithotripsie zur Entfernung von Nierensteinen erzeugt zusätzliche Hitze, die umliegendes Nierengewebe schädigen und dem Patienten Schmerzen bereiten kann. „Man möchte die Niere natürlich nicht mit zu viel Energie belasten, denn das ist sehr gefährlich“, erklärt Studienleiter Prof. Po-Chun Hsu von der Universität Chicago.

Die neue Forschungsarbeit, veröffentlicht in der Fachzeitschrift „Advanced Science“, zeige nun einen Weg auf, die Effizienz von Lasern bei der Behandlung von Nierensteinen zu verbessern, ohne die Laser selbst zu verändern.

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Zugabe dunkler Partikel

Um die Leistung eines Lasers zu verbessern, ohne den Laser selbst zu verändern, benötigte das interdisziplinäre Team eine Lösung: eine neuartige Kochsalzlösung. Die Forscher fanden heraus, dass die Zugabe dunkler Nanopartikel, die Laserwellenlängen absorbieren, zu dieser Kochsalzlösung den Laser auf den Stein fokussiert hält, anstatt ihn zu reflektieren oder zu absorbieren. Das verbessert die Übertragung und Absorption der Laserenergie durch die Nierensteine.

Doch nicht jede Nanoflüssigkeit eignet sich für medizinische Eingriffe, erklärt Erstautor Qingsong Fan. „Zunächst muss die Lösung bei den Wellenlängen des Lasers, also etwa 2000 Nanometern oder zwei Mikrometern, absorbierbar sein“, erklärte Fan. „Zweitens müssen sich die Nanopartikel gut in Wasser dispergieren lassen, da wir die Niere so spülen. Und drittens – und das ist das wichtigste Kriterium – muss die Lösung sicher sein.“

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Tests an im Labor gezüchteten Nierensteinen zeigten, dass das Forscherteam der neuen Studie alle drei Ziele erreichte. Die neuartige Nanoflüssigkeit verbesserte die Effizienz der Steinablation bei punktueller Behandlung um 38 bis 727 Prozent und bei Scanning-Behandlung um 26 bis 75 Prozent. Das Eintauchen lebender Zellen in die Nanoflüssigkeit über verschiedene Zeiträume bis zu 24 Stunden belegte, dass die wirksame Nanopartikellösung zudem ungiftig und sicher ist.

Andere Steine, andere Laser

Die Studie konzentrierte sich auf Holmium:Yttrium-Aluminium-Granat (Ho:YAG)-Laser und im Labor gezüchtete Nierensteine. „Manche Laser eignen sich gut zum Stauben, andere besser zum Fragmentieren, aber kein Laser kann beides gleichermaßen gut leisten“, sagte Zhong. „Die Nanofluide eröffnen nun eine neue Dimension – unabhängig von der Steinzusammensetzung und dem verwendeten Laser –, die dieses komplexe physikalische Verfahren beeinflussen kann“, erläutert der zweite Studienleiter Prof. Pei Zhong von der Duke University (USA).

In der Praxis werde dieses Material jedoch nie annähernd so lange mit Zellen in Kontakt kommen, so die Forscher. Die Lithotripsie ist ein ambulanter Eingriff, der etwa 30 Minuten dauert. Hsu hofft, dass eine Verbesserung der Absorptionseffizienz diese Zeit auf 10 Minuten verkürzen könnte. „Wenn man bei diesem Eingriff zu lange verbringt, staut sich die Abwärme des Lasers, und das ist tatsächlich schädlicher als die Ablation selbst“, kommentiert er.

Weitere Studien geplant

Laut den Autoren der Studie sollen als nächstes Tests durchgeführt werden, um die Wirksamkeit der neuen Technik mit anderen gängigen Lithotripsie-Lasern zu überprüfen und ihre Auswirkungen auf echte, nicht im Labor gezüchtete Nierensteine ​​zu untersuchen.