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DOI: 10.1055/s-0029-1208347
Mobiler DNP-Polarisator und biokompatible Radikale: Entwicklungen für den Einsatz in der molekularen Bildgebung
Ziel: Entwicklung eines mobilen Hyperpolarisators auf Basis der dynamischen Kernpolarisation (Dynamic Nuclear Polarisation (DNP)) zur Herstellung von hyperpolarisierten Kontrastmitteln für die molekulare Bildgebung. Beim DNP-Effekt wird die hohe Boltzmann-Polarisation von Elektronenspins über dipolare Kopplungen auf Kernspins übertragen. Zu diesem Zweck müssen der Probe freie Radikale zugesetzt werden, die vor der Injektion des hyperpolarisierten Kontrastmittels entfernt oder besser, biokompatibel sein müssen. Die vorgestellte Arbeit beinhaltet die Entwicklung eines mobilen DNP-Polarisators, der an verschiedenen MR Tomographen eingesetzt werden kann und eine Radikal-Studie, bei der die DNP-Effizienz von biokompatiblen Radikalen untersucht wird.
Material und Methoden: Der mobile DNP-Polarisator beruht auf einem Halbach Magneten mit moderater Feldstärke (0,06–0,4T) und geringem Streufeld. Als biokompatible Radikale wurden neuartige Heparin-Nitroxid Radikale verwendet, die sich hinsichtlich der Markierungsposition und des Markierungsgrades unterscheiden und deren DNP-Effizienz mit herkömmlichen freien Radikalen (Tempol) verglichen wurde.
Ergebnisse: Der mobile Polarisator kann nahe an einen MR Tomographen herangebracht werden und erlaubt so die effiziente Nutzung der hergestellten Hyperpolarisation. Es wurden Signalverstärkungen von -105 bei Raumtemperatur mit Tempol erreicht (Literaturwert: -110). Die Heparin-Nitroxid Radikale zeigen trotz breiter EPR-Linien eine sehr gute DNP-Effizienz und Verstärkungsfaktoren von -90.
Schlussfolgerung: Der mobile Polarisator stellt ein effizientes Gerät zur drastischen Erhöhung der Kernmagnetisierung und damit der Signalintensität in der MRT dar. Die untersuchten biokompatiblen Radikale zeigen eine gute DNP-Effizienz und vereinfachen die Herstellung von hyperpolarisierten Kontrastmitteln.