Bessere Kontrastmittel dank Nanopartikeln

05.08.2016 - Schweiz

Wissenschaftler der Universität Basel haben Nanopartikel entwickelt, die als Kontrastmittel in der Magnetresonanztomographie zum Einsatz kommen können. Im Unterschied zu herkömmlichen Substanzen bieten die neuartigen Nanopartikel rund zehnfach höheren Kontrast und besitzen das Potenzial, auf unterschiedliche Gewebearten zu reagieren.

Kontrastmittel verbessern die Darstellung bei bildgebenden Verfahren wie der Magnetresonanztomographie (MRT). Strukturen im Körper können mithilfe von Kontrastmitteln besser dargestellt werden, jedoch geben herkömmliche Mittel oft keinen ausreichenden Kontrast, um Erkrankungen bereits in sehr frühen Stadien sichtbar zu machen. Ein weiterer Nachteil ist, dass die Kontrastmittel die spezifische biochemische Umgebung nicht erkennen können. Forschende am Departement für Chemie der Universität Basel haben nun Nanopartikel entwickelt, die als «intelligente» Kontrastmittel in MRTs zum Einsatz kommen könnten.

Viele Kontrastmittel basieren auf dem Metall Gadolinium, das in das Blut injiziert wird und so in das Gewebe gelangt, um bei der MRT-Untersuchung Organe besser sichtbar zu machen. Das giftige Gadolinium wird an eine Trägersubstanz gebunden, damit es für den Menschen ungefährlich bleibt. Neue effizientere Kontrastmittel mit geringerer Gadolinium-Konzentration bedeuten einen wichtigen Schritt zur Verbesserung der Diagnosemethoden und der Prognosen für den Patienten.

Intelligente Nanopartikel als Kontrastmittel

Die Forschungsgruppen der Professoren Cornelia Palivan und Wolfgang Meier am Departement für Chemie haben neue Nanopartikel entworfen, die mehrere wichtige Eigenschaften eines Kontrastmittels vereinen: hoher Kontrast in der MRT bei gleichzeitig geringer Konzentration, mögliche lange Blutzirkulation und Reaktionsfähigkeit auf ihre biochemische Umgebung. Dazu kombinierten die Wissenschaftler Nanopartikel aus einer Mischung von Heparin-modifizierten Polymeren mit Gadolinium-Ionen und funktionalen Peptiden.

Es zeigte sich, dass die aus diesen Komponenten gebildeten Nanopartikel das MRT-Signal zehnmal mehr verstärken als heutige Kontrastmittel. Zusätzlich können sie aufgrund der verwendeten Peptide auf ihre jeweilige Umgebung reagieren und so beispielsweise entzündetes oder krebsartiges Gewebe abbilden. Die Nanopartikel zeigen keine zellschädigenden oder gerinnungshemmenden Eigenschaften und sind lange haltbar – wichtige Kriterien für ihre Weiterentwicklung. Das von den Basler Chemikern entwickelte Konzept zur Entwicklung besserer Kontrastmittel basierend auf Nanopartikeln zeigt neue Wege für deren Einsatz in zukünftigen Anwendungen auf.

Originalveröffentlichung

Severin J. Sigg, Francesco Santini, Adrian Najer, Pascal U. Richard, Wolfgang P. Meier and Cornelia G. Palivan; "Nanoparticle-based highly sensitive MRI contrast agents with enhanced relaxivity in reductive milieu"; Chem. Commun.; 2016, Advance Article

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