Medizin & Technik

Signalverstärkung in der medizinischen MRT-Bildgebung

30.08.2023 - Wissenschaftlern des DWI – Leibniz-Instituts für Interaktive Materialien und des Instituts für Technische und Makromolekulare Chemie der RWTH Aachen ist es gelungen das Kernspin-Signal eines DNA Biomoleküls um einige Größenordnungen zu verstärken.

Wissenschaftlern des DWI – Leibniz-Instituts für Interaktive Materialien und des Instituts für Technische und Makromolekulare Chemie an der RWTH Aachen University ist es erstmalig gelungen, das Kernspin-Signal eines DNA Biomoleküls, welches spezifisch an Krebszellen bindet, um einige Größenordnungen zu verstärken. Die verwendete Methodik der Signalverstärkung nennt sich para-Wasserstoff induzierte Hyperpolarisierung (PHIP).

Hierbei diente para-Wasserstoff als Hyperpolarisierungs-Quelle, die an den Marker gebunden ist. Noch nie zuvor wurde DNA hyperpolarisiert, weshalb diese Arbeit, geleitet von Prof. Dr. Andreas Herrmann, Prof. Dr. Jürgen Klankermayer und Dr. Meike Emondts, den Grundstein für weitere Forschung in dem Bereich bildet. Diese modifizierten DNA-Moleküle zeigen gute Voraussetzungen für die Anwendung als Kontrastmittel in der molekularen Bildgebung. Einerseits lassen sich die DNA-Moleküle so wählen, dass sie bestimmte Zellen oder Pathogene gezielt ansteuern und andererseits löst die signifikante Signalverstärkung das Problem der üblicherweise geringen Signalintensität von molekularer Magnetresonanztomografie (MRT). Damit diese neue Methode zukünftig für klinische Anwendungen in Frage kommt, muss die Lebensdauer der Hyperpolarisierung noch verlängert und eine effiziente Aufreinigungsmethode der DNA nach der Reaktion mit para-Wasserstoff entwickelt werden. Dies sind Bestreben von laufender und zukünftiger Forschung.

Das langfristige Ziel des Teams besteht darin, die hier vorgestellte Technologie in der medizinischen Diagnostik durch weitere Forschungsarbeiten anwendbar zu machen, um hochsensitive molekulare MRT zu ermöglichen. Die Fähigkeit MRT-Signale signifikant zu verstärken, eröffnet das Potenzial, Anomalien auf Zellebene noch früher erkennen zu können und somit die Behandelbarkeit zu verbessern. Da bei der neuen Methode die Signalintensität unabhängig von der magnetischen Feldstärke ist, wäre in Zukunft die Verwendung von portablen, kostengünstigen MRT-Scannern zur molekularen Bildgebung denkbar. Dadurch würde sich die Anwendbarkeit deutlich verbessern und neue Möglichkeiten, wie beispielsweise molekulare MRT während einer Operation, würden erschlossen werden.

Kontakt

DWI - Leibniz-Institut für Interaktive Materialien

Forckenbeckstraße 50
52074 Aachen
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