Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Das MRT der Zukunft: Bildgebende Diagnostik mit Xenon

05.12.2013
Bei der Entwicklung einer neuartigen Methode für bildgebende Diagnostik ist Berliner Forschern ein weiterer Durchbruch gelungen.

Mit Hilfe von Xenon-Biosensoren sollen künftig auch winzige krankmachende Details sichtbar werden – Krebszellen oder arteriosklerotische Ablagerungen könnte man auf diese Weise frühzeitig aufspüren. Die Ergebnisse sind in der aktuellen Online-Ausgabe der Fachzeitschrift Angewandte Chemie veröffentlicht.

Weltweit arbeitet eine Handvoll Forschergruppen an dem Verfahren, mit ihrer jüngsten Veröffentlichung haben sich Leif Schröder und seine Mitarbeiter vom Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie (FMP) sowie sein Kollege Christian Freund von der Freien Universität Berlin erneut an die Spitze gesetzt: Erstmals ist es ihnen gelungen, mit Hilfe von Xenon-Gas Aufnahmen von speziell markierten lebenden Zellen zu erzeugen.

Es handelt sich dabei um eine Variante der Magnetresonanztomographie (MRT), die in ihrer konventionellen Form aus dem klinischen Alltag nicht mehr wegzudenken ist. Doch anstelle der gewohnten Bilder, die die Gewebestrukturen in Grautönen zeigen, soll die neue Technik einmal bunte Bilder liefern, auf denen man unterschiedliche krankhafte Zelltypen oder Ablagerungen erkennen kann.

Die MRT nutzt den Kernspin von Atomkernen, die in starken Magnetfeldern mit Radiowellen in Wechselwirkung treten. Anders als beim herkömmlichen Verfahren messen die Forscher am FMP aber nicht die Resonanz von Wasserstoff-Atomen, die im menschlichen Körper zwar allgegenwärtig sind, aber nur schwache Signale aussenden. Stattdessen verwenden sie „hyperpolarisiertes“ Xenon, dessen Atomkerne weit stärkere Signale liefern – ähnlich einer sehr hellen Glühbirne.

Bei künftigen klinischen Untersuchungen müssten die Patienten das ungiftige Edelgas Xenon zunächst einatmen, sodass es sich im Körper verteilt.

Die FMP-Forscher haben zudem Moleküle entwickelt, die durch ihre besondere Käfigstruktur Xenon-Atome einfangen, entsprechend einer passenden Fassung für die Glühbirne. Die Xenon-Käfige kann man wiederum an maßgeschneiderte Bio-Sensoren koppeln, die sich gezielt an krankmachende Zellen oder Ablagerungen im Körper anheften. Auf diese Weise erhält man aus genau diesen Bereichen Signale, und ein Computer errechnet daraus ein Bild.

Bereits im vergangenen Jahr haben die FMP-Forscher unter Beweis gestellt, dass sie die technischen Tücken der Methode inzwischen so weit im Griff haben, dass hochaufgelöste Bilder möglich sind. Nun haben sie die Technik erstmals erfolgreich an Bindegewebszellen von Mäusen getestet, die mittels der entwickelten Xenon-Käfige zum Leuchten gebracht wurden.

Die Zellen wurden dazu in einer eigens konstruierten Apparatur innerhalb des MRT-Gerätes am Leben gehalten und mit Nährmedium überspült, das mit dem Xenon gesättigt war. Dies entspricht dem Blutkreislauf eines Patienten, der das eingeatmete Edelgas zu den Organen transportiert. Mittels Radiowellen und eines starken Magnetfeldes erhielten die Wissenschaftler nun Signale von den Xenonatomen, welche mittels der Käfig-Moleküle innerhalb der Zellen eingefangen wurden - die Glühbirne findet ihre Fassung und beginnt zu leuchten, und zwar je nach molekularer Umgebung bei unterschiedlicher Wellenlänge. In den so erzeugten Bildern kann man bei einer Auflösung von einem halben Millimeter zwischen Bereichen von Zellen mit oder ohne Xenon-Käfigen unterscheiden.

„Unser Ziel ist, dass wir mit Hilfe verschiedener Käfige Biosensoren bauen, die eines Tages sogar den Aufbau eines Tumors aus unterschiedlichen Zelltypen darstellen können“, sagt Leif Schröder. Auf dieser Grundlage könnte man dann besser entscheiden, welche Therapie im individuellen Fall die wirksamste ist. „Wir haben zwei Jahre an dem neuen Versuchsaufbau getüftelt, bis es endlich geklappt hat“ so sein Doktorand Stefan Klippel, der die Apparatur entworfen hat. „Als nächsten denken wir über Tierversuche nach und arbeiten an einem Krebs-spezifischen Sensor, in Zusammenarbeit mit der University of California in Berkeley.“

(Epub ahead of print) DOI:10.1002/anie.201307290

Silke Oßwald | idw
Weitere Informationen:
http://www.fmp-berlin.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizintechnik:

nachricht Fraunhofer IGB wirkt bei Gestaltung des europäischen Fahrplans für Organ-on-a-Chip-Technologie mit
14.11.2017 | Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB

nachricht Entwicklung modernster Navigationssysteme für die Gefäßchirurgie
06.11.2017 | Universität zu Lübeck

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizintechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Reibungswärme treibt hydrothermale Aktivität auf Enceladus an

Computersimulation zeigt, wie der Eismond Wasser in einem porösen Gesteinskern aufheizt

Wärme aus der Reibung von Gestein, ausgelöst durch starke Gezeitenkräfte, könnte der „Motor“ für die hydrothermale Aktivität auf dem Saturnmond Enceladus sein....

Im Focus: Frictional Heat Powers Hydrothermal Activity on Enceladus

Computer simulation shows how the icy moon heats water in a porous rock core

Heat from the friction of rocks caused by tidal forces could be the “engine” for the hydrothermal activity on Saturn's moon Enceladus. This presupposes that...

Im Focus: Kleine Strukturen – große Wirkung

Innovative Schutzschicht für geringen Verbrauch künftiger Rolls-Royce Flugtriebwerke entwickelt

Gemeinsam mit Rolls-Royce Deutschland hat das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS im Rahmen von zwei Vorhaben aus dem...

Im Focus: Nanoparticles help with malaria diagnosis – new rapid test in development

The WHO reports an estimated 429,000 malaria deaths each year. The disease mostly affects tropical and subtropical regions and in particular the African continent. The Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC teamed up with the Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME and the Institute of Tropical Medicine at the University of Tübingen for a new test method to detect malaria parasites in blood. The idea of the research project “NanoFRET” is to develop a highly sensitive and reliable rapid diagnostic test so that patient treatment can begin as early as possible.

Malaria is caused by parasites transmitted by mosquito bite. The most dangerous form of malaria is malaria tropica. Left untreated, it is fatal in most cases....

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Kinderanästhesie aktuell: Symposium für Ärzte und Pflegekräfte

23.11.2017 | Veranstaltungen

IfBB bei 12th European Bioplastics Conference mit dabei: neue Marktzahlen, neue Forschungsthemen

22.11.2017 | Veranstaltungen

Zahnimplantate: Forschungsergebnisse und ihre Konsequenzen – 31. Kongress der DGI

22.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Kinderanästhesie aktuell: Symposium für Ärzte und Pflegekräfte

23.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Seminar „Leichtbau im Automobil- und Maschinenbau“ im Haus der Technik Berlin am 16. - 17. Januar 2018

23.11.2017 | Seminare Workshops

Biohausbau-Unternehmen Baufritz erhält von „ Capital“ die Auszeichnung „Beste Ausbilder Deutschlands“

23.11.2017 | Unternehmensmeldung