Projektakademie Medizintechnik Neue superparamagnetische, lumineszierende Nanopartikel für Magnetic Particle Imaging (MPI)-Anwendungen (SuLuMaP)

• Antragstellerin: Professorin Dr. Esther Rösch
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 363034336

Ziel des Forschungskonzeptes ist es, neue bifunktionale MPI Tracer, die superparamagnetische und lumineszierende Eigenschaften unter Berücksichtigung der wichtigsten Einflussfaktoren wie Quantenausbeute, Biokompatibilität, Zellgängigkeit, Superparamagnetismus und hydrodynamischer Radius vereinen, herzustellen, um die Aussagekraft von multimodalen Diagnosen zu erhöhen. Die Bifunktionalität lässt einen komplementären Bildgebungsansatz zu. Dadurch können Tracer für die optische Bildgebung verwendet werden, um oberflächennahe Tracer-Verteilungen als zweidimensionale Projektionen mit großer Ortsauflösung bei relativ geringem instrumentellen Aufwand kostengünstig zu vermessen, während seine Verwendung im MPI mit wesentlich höherem instrumentellen Aufwand dreidimensionale Bilder der Tracer-Verteilung auch in tiefliegenden Bereichen des Untersuchungsobjekts liefert. Multimodale Hybridsysteme wie das kürzlich vorgestellte 3D dual-modale MPI-MRI-System werden in Zukunft immer größere Anwendung finden.10 Neuere Forschungszweige beschäftigen sich mit dem cell tracking und beschreiben die Anwendung von SPIOs (superparamagnetic iron oxide nanoparticles) oder 19F Nanoemulsionen, um multimodale Bildgebung mittels Röntgen und MRI durchführen zu können. Neben lumineszierenden Lanthanoiden sollen auch biokompatible organische Farbstoffe verwendet werden. Der hydrodynamische Radius, der für die Verlangsamung der Relaxationszeiten verantwortlich ist, soll mittels der hydrophilen/hydrophoben Oberflächeneigenschaft angepasst werden.18 Hierfür sind fluorierte Verbindungen angedacht. Die Fluorierung der Partikel kann über vier mögliche Wege erfolgen: 1) Verwendung von fluorierten Polymeren als Coating für den Magnetitkern 2) Anbinden von fluorierten organischen Farbstoffen 3) Verwenden von fluorierten Linkern, mit denen auch die Zellgängigkeit ermöglicht werden kann 4) Endcapping der freien Carboxyl- oder Silanolgruppen auf der Oberfläche mit fluorierten Alkanen oder Dendrons. Aufgrund dieser vielfältigen Möglichkeiten der Fluorierung der Partikel ist eine Feineinstellung der Oberflächenpolarität möglich, die in systematischen Versuchen erarbeitet werden soll.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen