Forskere lægger grundlaget for smart kontrastmedium

Molekylære billeddannelsesteknikker spiller en stadig vigtigere rolle i medicinsk diagnostik og udvikler nye behandlingsmetoder. Et tværfagligt team af forskere inden for kemi, materialevidenskab, biomedicin, kvantefysik og toksikologi har formået at udvikle grundlaget for et nyt kontrastmedium til MR inden for rammerne af FET Open EU excellence -programmet. Molekylære ændringer i menneskekroppen kan således blive påviselige ved MR og forbedre og belyse behandlingen af ​​sygdomme som kræft, Alzheimers og hjertesygdomme.

Ved MR (magnetisk resonansbilleddannelse), kernerne af hydrogenatomer i væv udsættes for et højfrekvent magnetfelt. På denne måde producerer de svage signaler i de modtagende spoler, som kan behandles til billeder. "Vores grundidé var at sende molekyler med quadrupolkerner ind i vævet og gennem interaktionen mellem brintkerner og disse quadrupolkerner for at ændre det klassiske NMR -signal, "forklarer Hermann Scharfetter, professor ved TU Graz's Institute of Medical Engineering og leder af den internationale arbejdsgruppe. Strengt taget, forskerne forfulgte målet om at ændre forfaldet af signalet over tid-også kendt som quadrupol-relaxation enhancement (QRE). Scharfetter:"Vi troede, at vi ved at bruge dette princip ikke kun brugte fordelingen af ​​kontrastmediet til bedre at skildre organerne, men var også i stand til at bevise molekylære ændringer forårsaget af følsomheden af ​​QRE på det kemiske miljø, så vi dybest set har mulighed for at slå kontrasten til eller fra. "

Bevis for effekten

Efter tre års forskning inden for rammerne af CONQUER FET Open -projektet, Scharfetter og hans team har nu opnået et gennembrud inden for banebrydende funktioner inden for medicinsk billeddannelse. Det nye kontrastmedium kunne udvikles til det punkt, at den udforskede effekt kan bruges med feltstyrkerne ved standard MRI -scannere. "Vi fortsætter med at måle NMR -signalet fra brintkernerne, men ændre afslapningen gennem interaktionen med firrupolkernerne og dermed kontrasten. At gøre dette, vi behøvede kun at ændre en standard MR -scanner på en sådan måde, at vi var i stand til lidt at flytte magnetfeltet for at tænde eller slukke kontrasten. Resultaterne er blevet offentliggjort i Fysisk gennemgang X .

De forventede resultater kom med kemiske forbindelser af grundstoffet bismut. Mange vismutforbindelser har gunstige quadrupolresonansfrekvenser, der ligger tæt på magnetfelterne i kliniske MRI -scannere. Desuden, vismut viser en stærk kobling med brintkerner og bruges lejlighedsvis i medicin. Yderligere undersøgelser skal udføres for at sikre, at kontrastmediet kan indsættes klinisk, som Scharfetter forklarer:"I fremtiden vil vi er nødt til at designe særlige nanopartikler, som, på den ene side, indeholder bismuthkomponenter, og på den anden side, kan fordeles godt i menneskekroppen uden bivirkninger og sundhedsrisici. Men en masse kemisk syntese skal udføres på forhånd. Vores resultater, imidlertid, danne en grundlæggende byggesten til et 'smart' kontrastmedium. "