Molekylär bildteknik spelar en allt viktigare roll inom medicinsk diagnostik och utvecklar nya behandlingsmetoder. Ett tvärvetenskapligt team av forskare från kemi, materialvetenskap, biomedicin, kvantfysik och toxikologi har lyckats utveckla grunden för ett nytt kontrastmedel för MR inom ramen för FET Open EU excellence -programmet. Molekylära förändringar i människokroppen kan således bli detekterbara med MRT och förbättra och belysa behandlingen av sjukdomar som cancer, Alzheimers och hjärtsjukdomar.

Vid MRT (magnetisk resonansavbildning), kärnorna i väteatomer i vävnader utsätts för ett högfrekvent magnetfält. På detta sätt producerar de svaga signaler i mottagarspolarna som kan bearbetas till bilder. "Vår grundtanke var att skicka molekyler med fyrfaldiga kärnor in i vävnaden och genom växelverkan mellan vätekärnor och dessa fyrkantiga kärnor för att modifiera den klassiska NMR -signalen, "förklarar Hermann Scharfetter, professor vid TU Graz Institute of Medical Engineering och chef för den internationella arbetsgruppen. Strängt talat, forskarna eftersträvade målet att förändra signalens förfall över tid-även känd som quadrupole-relaxation enhancement (QRE). Scharfetter:"Vi trodde att vi med denna princip inte bara använde fördelningen av kontrastmediet för att bättre skildra organen, men kunde också bevisa molekylära förändringar orsakade av QRE:s känslighet för den kemiska miljön, så att vi i princip har möjlighet att slå på eller av kontrasten. "

Bevis på effekten

Efter tre års forskning inom ramen för projektet CONQUER FET Open, Scharfetter och hans team har nu uppnått ett genombrott inom banbrytande funktioner inom medicinsk bildbehandling. Det nya kontrastmediet kunde utvecklas till den grad att den undersökta effekten kan användas med fältstyrkorna hos vanliga MR -skannrar. "Vi fortsätter att mäta NMR -signalen från vätekärnorna, men ändra avslappningen genom interaktionen med kvadrupolkärnorna och därmed kontrasten. Att göra detta, vi behövde bara ändra en standard MR -skanner på ett sådant sätt att vi kunde förskjuta magnetfältet något för att slå på eller av kontrasten. Resultaten har publicerats i Fysisk granskning X .

De förväntade resultaten kom med kemiska föreningar av elementet vismut. Många vismutföreningar har gynnsamma fyrfaldiga resonansfrekvenser som ligger nära magnetfälten hos kliniska MR -skannrar. Vidare, vismut visar en stark koppling med vätekärnor och används ibland i medicin. Ytterligare undersökningar måste utföras för att säkerställa att kontrastmediet kan användas kliniskt, som Scharfetter förklarar:"I framtiden, vi måste designa speciella nanopartiklar som, å ena sidan, innehåller vismutkomponenter, och å andra sidan, kan fördelas väl i människokroppen utan några biverkningar och hälsorisker. Men mycket kemisk syntes måste utföras i förväg. Våra resultat, dock, bilda en grundläggande byggsten för ett "smart" kontrastmedium. "