Ein einfaches Rezept für bis zu viermal höhere MRT-Kontraste
Naturkommunikation (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-32615-3″ width=“800″ height=“530″/> In-vivo-MRI-Angiographie. a, b Kontrastverstärkte Ganzkörper-MRT (MRA)-Angiographiebilder einer Ratte und b eines Kaninchens unmittelbar nach Bolusinjektion von (i) Gd-DTPA und (ii) ACNC. c MRA-Aufnahmen des Oberkörpers eines Beagle-Hundes unmittelbar (im) und 20 s nach Bolusinjektion von (i) Gd-DTPA bzw. (ii) ACNC. (C) und (S) repräsentieren die Koronalebene bzw. die Sagittalebene. d Quantitative SNR-Messung von ROIs in (i) Arteria brachiocephalica trunk, (ii) linker Arteria subclavia, (iii) linker Arteria carotis communis, (iv) rechtem Ast der Arteria olfactoria des Beagle-Hundes und dem in (v) absteigend Aorta, (vi) Aortenbogen, (vii) aufsteigende Kaninchenaorta. Der Zeitpunkt der quantitativen Messung des SNR der ROIs lag im „IM“-Zeitraum (n = 3 unabhängige Experimente). Daten zeigen bedeutet ± SD. P wurde unter Verwendung des zweiseitigen Student-t-Tests berechnet (**P Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-32615-3
Die Magnetresonanztomographie (MRT) macht die inneren Strukturen des Körpers sichtbar. Bevor Menschen oder Tiere jedoch in die „Röhre“ gesetzt werden, wird ihnen ein Kontrastmittel gespritzt, um die Sicht überhaupt erst zu ermöglichen.
In einem Artikel veröffentlicht in Naturkommunikation, beschreibt ein deutsch-chinesisches Forscherteam um den Konstanzer Chemiker Professor Helmut Cölfen, wie aus Calciumcarbonat-Pränukleationsclustern durch Anreicherung mit Gadolinium-Ionen ein Kontrastmittel gewonnen werden kann. Dieses Kontrastmittel ist einfach und kostengünstig herzustellen, hat keine toxischen Eigenschaften und bietet einen drei- bis viermal höheren Kontrast als handelsübliche Kontrastmittel.
Paradigmenwechsel in der Theorie der Entstehung aller Materialien
Die Pränukleationscluster wurden vor einigen Jahren in der Forschungsgruppe von Helmut Cölfen entdeckt. Dies führte zu einem Paradigmenwechsel in der Keimbildungstheorie, der Theorie, wie sich alle festen und flüssigen Materialien bilden. Während herkömmliches Lehrbuchwissen die Nukleation als einen Schritt von Ionen, Atomen oder einfachen Molekülen zur Mineralisierung beschreibt, erkannte Cölfens Forschungsgruppe vier Schritte.
Pränukleationscluster stellen in diesem Zusammenhang eine flüssige Vorstufe zur Kristallisation dar. Für das Studium in Naturkommunikation, Die Forscher fügten Gadolinium-Ionen zu den Calciumcarbonat-Pränukleationsclustern hinzu. Gadolinium ist ein sehr schweres Element, das in der Magnetresonanztomographie Kontrast liefert und auch in kommerziellen Kontrastmitteln verwendet wird.
„Das Rezept ist ganz einfach“, erklärt Helmut Cölfen, Professor für Physikalische Chemie. Geben Sie einfach Gadoliniumchlorid zur Calciumchloridlösung und stabilisieren Sie die Pränukleationscluster mit Polyacrylsäure. Das Ergebnis ist eine klare wässrige Lösung, der Natriumcarbonat zugesetzt wird, um die Bildung von Vorkeimklumpen aus Calciumcarbonat/Gadolinium zu ermöglichen.
Wassergehalt, der für die Resonanzbildgebung verantwortlich ist
Diese Cluster messen nur anderthalb Nanometer, also anderthalb Milliardstel Millimeter. Sie haben einen sehr hohen Wasseranteil von 20 %, der letztlich für den Kontrast in der Magnetresonanztomographie verantwortlich ist.
Pränukleations-Cluster-Kontrastmittel liefert drei- bis viermal kontrastreichere MRT-Bilder im Vergleich zu der gleichen Menge kommerziell hergestellter Mittel. Helmut Cölfen weist auf einen weiteren Vorteil hin: „Medizinisch könnte man weniger Kontrastmittel verwenden, wenn der Kontrast schon ausreicht.“
Für die Studie wurde es im Zweieinhalb-Liter-Maßstab produziert. Das ist eine große Menge für die Grundlagenforschung, wo normalerweise im Milliliterbereich gearbeitet wird. „Die verwendeten Chemikalien kosten nur wenige Euro“, erklärt Helmut Cölfen. Das neue Kontrastmittel könnte direkt für klinische Studien eingesetzt werden.
Natürliche Perlmuttstruktur, synthetische Nachbildung
Liang Dong et al, Hochgradig hydratisierte paramagnetische amorphe Calciumcarbonat-Nanocluster als MRI-Kontrastmittel, Naturkommunikation (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-32615-3
Zitieren: Ein einfaches Rezept für bis zu viermal höhere MRT-Kontraste (7. September 2022) Abgerufen am 7. September 2022 von https://phys.org/news/2022-09-simple-recipe-mri-contrasts-higher.html
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