Mikroapparate für mittels parahydrogeninduzierte Hyperpolarisation verstärkte Magnetresonanz- µDIMREPHiP

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Jürgen Brandner; Dr. Neil MacKinnon, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Mikrosysteme
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 426191032

Die Möglichkeit, einen chemischen Prozess mit molekularer Spezifität zu überwachen, ist für all jene Disziplinen attraktiv, in denen Details zu Stofftransport, chemischer Umwandlung und Reaktionskinetik benötigt werden. Die Aufklärung dieser Details in biologischen Systemen ist wichtig im Zusammenhang mit der Bestimmung der Entwicklung von dysfunktionalen Phänotypen und ihrer Reaktion auf externen Stress. Die Kenntnis dieser Details ist für technische Systeme ebenfalls von Vorteil, um so Reaktionsablauf und Homogenität in chemischen Reaktoren zu verstehen. Die Herausforderung besteht darin, eine geeignete Analysetechnik zu wählen, die folgende Anforderungen erfüllt: nicht-invasiv, zerstörungsfrei, breite chemische und physikalische Abdeckung, hohe Empfindlichkeit und Selektivität. Die Magnetresonanz (MR) ist eine Technik, die drei der vier Anforderungen erfüllt. Sie ist nicht-invasiv, zerstörungsfrei und ist zur Messung einer Vielzahl von physikalischen und chemischen Parametern geeignet. Sensitivität und Selektivität sind primäre Herausforderungen für MR, die jedoch durch den Einsatz von Signalverbesserungsstrategien überwunden werden können. Ziel des µDIMREPHiP-Teams ist es, MR-Systeme zu entwickeln, die in der Lage sind, die Details chemischer Prozesse aufzuzeigen, indem sie gleichzeitig alle vier gewünschten analytischen Eigenschaften erfüllen. Die Projektergebnisse werden das Potenzial haben, die Überwachung chemischer Reaktionen im Allgemeinen signifikant zu beeinflussen. Mit der Entwicklung spezieller, NMR-kompatibler miniaturisierter Gas-Flüssig-Kontaktoren wird über PHiP hinaus ein neuer Anwendungsbereich erschlossen (z.B. Gasversorgung zur pH-Erhaltung und Sauerstoffversorgung von Nährmedien, hyperpolarisierte Edelgas-Experimente). Mikrofluidische Plattformen, die für die chemische Reaktionsüberwachung durch NMR entwickelt wurden, sind für Partner interessant, die i) ein kleines Hochdurchsatz-Screening zur Reaktionsoptimierung und ii) ein schnelles Wirkstoffscreening und Wirkungsweisenstudien für biologische Systeme benötigen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen