Medizinische Bildgebung ist an der Spitze der Diagnostik heute mit bildgebenden Verfahren wie MRI (Magnetresonanztomographie ) , CT ( Computertomographie ) , Scannen und NMR ( kernmagnetische Resonanz ) Erhöhen steil in den letzten zwei Jahrzehnten. Allerdings bestehender Probleme der Bildauflösung und Qualität noch zu begrenzen , diese Techniken aufgrund der Art von lebendem Gewebe . Eine Lösung ist die Hyperpolarisation , die Injektion des Patienten, mit Substanzen, die Bildqualität , indem Sie die Verteilung und des Verhaltens von spezifischen Molekülen im Körper erhöhen können, aber dass schädliche oder potentiell toxisch für den Patienten sein kann, umfasst . Ein Team von Wissenschaftlern der EPFL , CNRS, ENS und CPE Lyon und ETH Zürich hat eine neue Generation von Hyperpolarisation Mittel , die verwendet werden , um die Signalintensität der abgebildeten Körpergewebe dramatisch verbessern ohne Vorlage keine Gefahr für den Patienten werden entwickelt. Ihre Arbeit wird in PNAS veröffentlicht .
Das Team von Wissenschaftlern um Lyndon Emsley koordiniert - der derzeit Professor an der EPFL und ENS Lyon - hat eine neue Generation von Hyperpolarisation Agenten, die sowohl wirksam und sicher für den Patienten entwickelt. Die Substanzen , die so genannte Hypsos , wurden von den Teams von Christophe Copéret an der ETH Zürich und Chloé Thieuleux an CPE -Lyon entwickelt. Die Hypsos kommen in Form eines feinen, weißen , porösen Pulver , das die " Tracking " Moleküle zu hyperpolarisierenden enthält . Die Hypso Pulver befindet mesoporöser Kieselsäure ( Siliziumdioxid) , das die Hauptkomponente von Sand ist und wird häufig in der Nanotechnologie hergestellt .
Siliciumdioxidpulver zur Hypsos verwendet wird, besteht aus Teilchen , enthaltend Porenkanäle . Es hat sich in der Weise, dass die Oberfläche jeder Pore Kanal gleichmäßig mit Molekülen als " organische Reste " bekannt abgedeckt werden entwickelt. Die Reste homogen verteilt und sind in der Lage, um sie Polarisation induzieren. "Steuern der radikalen Verteilung war eine " tour de force " nie in der Vergangenheit erreicht , die den Hypso Materialien für diese Anwendung ideal gemacht", sagt Christophe Copéret . Z - die Porenkanäle werden dann mit einer Lösung des " Tracking " Moleküle hyperpolarisiert werden , die als Marker für die Bildgebung dienen gefüllten Pyruvat, die bei der Herstellung von Energie in den Zellen wichtig ist.
Mit Hilfe von Sami Jannin an der EPFL entwickelte neuartige Instrumente und Methoden wird die Hypso Probe mit Mikrowellen in einem Magnetfeld bei einer sehr niedrigen Temperatur hyperpolarisiert . Die magnetischen Momente der Atome sind gezwungen, durch einen Prozess namens " dynamische Kernpolarisation ", die die Spin- Energie der freien Radikale Elektronen auf die Markerkeimeüber auszurichten. Die elektronische Spinmagnetismus der Hyperpolarisation Mittel wirkt auf das Markermolekül , Ausrichten oder " polarisierende " , die Kerne der Atome .
Heißes Wasser wird dann verwendet, um zu schmelzen und zu spülen des Substrats aus dem Pulver . Aufgrund der Anlagen und Bedingungen benötigt das Verfahren erfolgt in der Regel in einem Raum benachbart zu der Abbildungseinrichtung. Das Substrat ist dann bereit , um durch ein langes Rohr in den Patienten innerhalb des medizinischen Bildgebungsvorrichtung eingespritzt werden. Der gesamte Vorgang dauert nur etwa zehn Sekunden .
Zwei Abtastungen durchgeführt werden, eine mit und eine ohne das hyperpolarisierte Mittel . Wenn die beiden Bilder miteinander verglichen werden, ist es möglich, die Verteilung des hyper Marker in den Körper des Patienten , die in Abhängigkeit von der medizinischen Kontext können indikativ für Krankheiten sein beobachten. Zum Beispiel könnte Akkumulation von Pyruvat in der Prostata ein frühes Anzeichen für sein Prostatakrebs .
Die Forscher haben die Wirksamkeit des Verfahrens Hypsos mehrAbbildungsMarker, einschließlich Pyruvat , Acetat , Fumarat, reinem Wasser und einem einfachen Peptid getestet. Da der Hypsos physisch während der Auflösung beibehalten , ergibt die Technik reinen Lösungen von hyperpolarisiertem Marker , frei von Verunreinigung . Das Protokoll ist daher einfacher und möglicherweise für den Patienten sicherer , während die Effizienz drastisch auf die Signalqualität prognostiziert die Verwendung dieser neuen Generation von hyperpolarisiertem Mittel mit einem breiten Spektrum von Molekülen. Als Sami Jannin betont: " Wir haben nun Anfragen von Wissenschaftlern aus dem Ausland , die bestrebt sind , ihre Forschung mit dieser neuen Technologie zu steigern sind erhielt unter anderem Pläne , wir sind sehr aufgeregt über die Prüfung dieser Materialien in vivo. " .