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Forum: Gesperrte Threads Antikrebsmaschine attiny85 H-Brückenschaltung


Autor: biohacker@i2pmail.org (Gast)
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Ich möchte eine Vorrichtung zur Erzeugung von Schallwellen direkt im
biologischem Gewebe durch den Magnetohydrodynamischen Effekt
konstruieren. Selbstverständlich werden spätere Experimente nicht am
lebenden Objekt sondern in vitro z.B. an Hefezellen stattfinden ;-)


Zur Erzeugung von Ultraschallwellen in der Technik und der Medizin
werden bisher vor allem Lautsprecher, insbesondere Piezolautsprecher als
Schallquellen eingesetzt.


Hoch energetischer fokussierter Ultraschall findet beispielsweise
Anwendung in der Tumorbehandlung bei der das Gewebe im Schallfokus
thermisch erhitzt und zerstört wird. Darüber hinaus ist bekannt, dass
vor allem nicht-thermischer Ultraschall oder ultraschallinduzierte
Kavitation im Tumorgewebe einen positiven Effekt auf die Immunantwort
gegen den Tumor ausüben kann [1 Zhenlin, 2007; 2 Wu, 2004]. Die
Zellmembrantransport kann in der Regel nur durch passiven Transport
(Diffusion, Osmose) oder aktiv durch Proteinpumpen (z.B. Efflux-Pumpen)
erfolgen. Damit die Tumorantigene wirkungsvoll vom Immunsystem erkannt
werden können, müssen sie das Zellinnere durch die Membran verlassen.
Umgekehrt müssen Krebsmedikamente wie Zytostatika die Zellmembran meist
passiv durchdringen. Meist werden diese Medikamente jedoch aktiv
mithilfe der Efflux-Pumpen wieder aus dem Zellinneren herausgepumpt und
können keine ausreichende Konzentration im Zellplasma erreichen.


Um Efflux-Pumpen und damit der MDR (Multiple Drug Resistance)
entgegenzuwirken, können Zellmembranen durch ultraschallinduzierte
Kavitation/Sonoporation kurzfristig für Wirkstoffe wie Zytostatika oder
Antibiotika (sowie in der Gentherapie für DNA) durchlässig gemacht
werden [8 Schlicher, 2006].


Da die bisherigen ultraschallbasierenden Methoden alle auf externe
Schallquellen zurückgreifen, können sie ihr Wirkungspotential nicht voll
entfalten.
Das punktuelle Erzeugen des Schalls und dadurch anschließend notwendige
Weiterleiten in das Gewebe hat den Nachteil, dass die Welle an
Grenzflächen, wie Luft, Knochen etc. stark absorbiert wird. Je nach
Leistung der Schallquelle wird die Zielmaterie dadurch ungenügend
erreicht und/oder die Überträgermaterie wird durch die ungewollte
Absorption zu stark erhitzt. So kommt es zum Beispiel im biologischem
Gewebe zu hitzeinduzierten Nekrosen und Apoptosen (Zelltod).
Fokussierungsgeräte können diese Nachteile nur teilweise kompensieren,
sind nur im Schallfokus effizient und damit für viele systemische
Methoden (z.B. Ultraschall in Kombination mit der Chemotherapie) nicht
geeignet.


Aufgabenstellung an die Antikrebsmaschine:


Diese Probleme lassen sich durch eine Vorrichtung zur Erzeugung von
Schallwellen im biologischem Gewebe, mithilfe des
Magnetohydrodynamischen Effektes lösen.
Der nichtthermische Kavitationseffekt lässt sich darüber hinaus durch
chemische oder physikalische Kavitationsverstärker wie z.B. Unterdruck
erhöhen.
Wird durch ein Organismus Strom geleitet, so sollte aufgrund des
unterschiedlich elektrischen Widerstandes die Stromstärke je nach Art
des Gewebes unterschiedlich hoch sein (Nervengewebe und Blutbahnen höher
als Knochen). Wird nun senkrecht dazu ein magnetisches Feld erzeugt,
wirkt nach der Rechte-Hand-Regel in die dritte Ebene die Lorentzkraft.
Liegt nun eine Wechselspannung vor, wirken elektrische Leiter im Gewebe
als Membranen und erzeugen im umliegenden Gewebe eine Longitudinalwelle
(Stoßwelle). Befindet sich der gesamte Organismus im Unterdruck (0,2 /
0,3 bar), sollte das Wasser im Gewebe in der Dekompressionsphase der
Welle schlagartig verdampfen und die gewünschten Kavitationsblasen
bilden.
Die Frequenz sollte so hoch liegen (ab 100khz), dass dem Organismus
aufgrund der fehlenden Nervenreizung (nicht etwa wegen dem Skin-Effekt:
Beitrag "www.mikrocontroller.net/topic/96103#829318" ) kein Schaden
entstehen sollte. Der Sauerstoffpartialdruck sollte bei 0,3 bar Druck
ausreichen um ein Organismus mithilfe von reinem Sauerstoff zu
versorgen. Der Druck sollte nicht länger als 30 Sekunden unter 0,2 bar
fallen um eine Sauerstoffunterversorgung des Gehirns auszuschließen.


Aufbau der Antikrebsmaschine:


Zur Erzeugung der Wechselspannung könnte ich eine H-Brückenschaltung mit
zwei IR2110 und den Attiny85 mit dead-time generator einsetzen. Ist eine
Rechteckspannung ausreichend, oder sollte es eine Sinusspannung sein?


Zur Erzeugung des Magnetfeldes werde ich zum Experimentieren
Neodymmagnete nehmen. Ein Kernspintomograf kann ich mir im Moment nicht
leisten ;-)


biohacker@i2pmail.org
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Quellen:
1. Hu Zhenlin; Yang Xiao Yi; Liu Yunbo; Sankin Georgy N; Pua Eric C;
Morse Michael A; Lyerly H Kim; Clay Timothy M; Zhong Pei: Investigation
of HIFU-induced anti-tumor immunity in a murine tumor model.
Journal of translational medicine 2007
2. Wu F, Wang ZB, Lu P, Xu ZL, Chen WZ, Zhu H, Jin CB: Activated
anti-tumor immunity in cancer patients after high intensity
focused ultrasound ablation. Ultrasound Med Biol 2004, 30(9):1217-1222.
3. L. Bakay u. a.: Ultrasonically produced changes in the blood?brain
barrier. In: Arch Neurol Psychat 76, 1956, S. 457?467. PMID 13371961
4. H. T. Ballantine u. a.: Progress and problems in the neurological
applications of focused ultrasound. In: J Neurosurg 17, 1960, S.
858?876. PMID 13686380
5. N. Vykhodtseva u. a.: Progress and problems in the application of
focused ultrasound for blood-brain barrier disruption. In: Ultrasonics
48, 2008, S. 279?296. PMID 18511095
6. K. Hynynen u. a: Noninvasive MR imaging-guided focal opening of the
blood?brain barrier in rabbits. In: Radiology 220, 2001, S. 640?646.
PMID 11526261
7. Wood, Andrew K W. / Ansaloni, Sara. / Ziemer, Lisa S. / Lee, William
M-F. / Feldman, Michael D. / Sehgal, Chandra M.: The antivascular action
of physiotherapy ultrasound on murine tumors In:Ultrasound in Medicine
and Biology 31(10): 1405-1410, October 2005.
8. Robyn K. Schlicher, Harish Radhakrishna, Timothy P. Tolentino, Robert
P. Apkarian, Vladimir Zarnitsyn and Mark R. Prausnitz : Mechanism of
intracellular delivery by acoustic cavitation - Ultrasound in Medicine &
Biology, Volume 32, Issue 6 , June 2006, Pages 915-924
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Version: GnuPG v1.4.9 (GNU/Linux)

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: Verschoben durch User
Autor: Klaus (Gast)
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Was soll der Scheiß hier?

Autor: Martin (Gast)
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... Hefezellen ...

Ach so, du möchtest leckere Amerikaner backen. Dazu braucht du keinen 
ATTiny85 - nur ein anderes Forum.

Autor: Anti-Krebs (Gast)
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Etwas höflicher gefragt:

Was ist die Frage, was will der TO?

Einen Ultrschallgeber bauen, ansteuern?
Die Schaltung dazu?
Die Software?
Oder nur wissen
    ob nach Meinung der Forenteilnehmer
    "das" machbar ist?

Meine Glaskugel hat die Flucht ergriffen, (im Krebsgang)

Autor: Klaus (Gast)
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> Forum: Codesammlung
> Wenn ihr eigene Programme oder Anleitungen geschrieben habt könnt ihr sie hier 
posten. Fragen werden gelöscht!

Na immerhin, es wurde hier ja keine Frage gestellt...

Autor: Joerg Wolfram (joergwolfram)
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Ich denke, dass die Frage nach Rechteck (1:1) oder Sinus nachrangig ist. 
Eher die, wieviel Spannung bei gegebener Magnetfeldstärke notwendig ist, 
um den gewünschten Effekt zu erzielen und wieviel Erwärmung dabei allein 
auf ohmschen und kapazitiven Weg entsteht. Eventuell wäre dann eine 
pulsförmige Spannung (hohe Spannung, schmale Pulse) besser geeignet.
Aber dazu kenne ich mich zuwenig damit aus.

Jörg

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