BodyTalks: Connecting in-body nano communication with body area networks (NaBoCom II)

Die Forschung und Entwicklung im Bereich der Sensornetzwerke und Body Area Networks (BANs) hat in den letzten Jahren an Reife gewonnen. Nanonetzwerke innerhalb des Körpers, die aus Nanogeräten (Geräte im Nanomaßstab) aufgebaut sind, stellen jedoch eine neue und faszinierende Forschungsrichtung dar, die weit über Sensornetzwerke hinausgeht. Die Vision dieser Netze ist, dass Nanogeräte zum Beispiel im Körper patrouillieren, bei Bedarf Messungen vornehmen und die gesammelten Daten an die Außenwelt weiterleiten. Noch besser wäre es, wenn diese Geräte können sogar sofort an Problemen, die sie im Körper entdecken, arbeiten könnten, wie etwa Krebszellen, Arteriosklerose oder HI-Viren. All dies trägt dazu bei, das Endziel der Nanonetzwerkforschung zu erreichen: medizinische Anwendungen, die eine frühzeitige Erkennung und Eindämmung von Krankheiten ermöglichen. Individualisierte oder Präzisionsmedizin stellt einen Paradigmenwechsel in der Medizin dar, weg vom traditionellen, sehr allgemein gehaltenen Ansatz zur Behandlung einer Krankheit hin zu einer Strategie für die Prävention, Diagnose und Therapie von Krankheiten, die auf den einzigartigen Merkmalen einer Person beruht. Nanotechnologien werden mehr und mehr als wichtiger Bestandteil der Umsetzung angesehen, obwohl vernetzte Nanosensoren hier noch kaum diskutiert werden. Das übergeordnete Ziel dieses Projekts ist es, grundlegende Grenzen und neue Erkenntnisse darüber zu erforschen, wie man Nanonetzwerke innerhalb des Körpers mit BANs verbinden kann, um eine Grundlage für eine Vielzahl solcher integrierten Präzisionsmedizin-Anwendungen zu schaffen. Es ist auf eine Laufzeit von sechs Jahren ausgelegt. In der ersten 24-monatigen Förderperiode haben wir uns, um den Weg zu dieser Vision zu ebnen, auf eine allgemeine Architektur für solche Systeme und eine Reihe grundlegender Bausteine für die technische Verbindung von Nanonetzen und medizinischen BANs konzentriert, nämlich Namensgebung und Adressierung, ortsbezogene Verbreitung, Zuverlässigkeit und Zeitgrenzen sowie Werkzeugunterstützung für die Simulation. In dieser zweiten 24-monatigen Förderperiode wollen wir verschiedene Kommunikationsaspekte von Nanokommunikation im Körper vertiefen, insbesondere die Kanalcharakterisierung für die Nanokommunikation über kurze Distanzen, den Informationsfluss durch das menschliche Kreislaufsystem und die Lokalisierung von Nanosystemen im Körper. Diese Blöcke werden durch weitere Arbeiten zur integrierten simulationsbasierten Leistungsbewertung unterstützt. Darüber hinaus streben wir eine engere Zusammenarbeit mit Kolleginnen und Kollegen aus der Medizin und den Lebenswissenschaften an, um Wege zu finden, wie die untersuchten Nanonetzwerke zu einem starken Baustein für Anwendungen der Präzisionsmedizin der nächsten Generation werden können.