Rhodiumnanokatalysatoren und Hyperpolarisation – Synthese und Erzeugung von biomedizinischen Kontrastmitteln

• Antragsteller: Dr. Stefan Glöggler
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 426677227

Rhodium ist ein vielseitig genutztes Metall in der Katalyse und weist einzigartige Eigenschaften in Bezug auf das katalytische Verhalten in eine Reihe von Reaktionen auf. Eine dieser Reaktionen ist die Hydrierung. In diesem Antrag wird das Ziel der Synthese heterogener Katalysatoren verfolgt, die für die Hyperpolarisation von Metaboliten einsetzbar sind. Hyperpolarisation ist hierbei eine Technik in der Kernmagnetresonanz (NMR), mit der Signale um mehr als vier Größenordnungen verstärkt werden können. Ein Hauptanwendungsgebiet ist die medizinische Diagnostik, bei der hyperpolarisierte Metabolite erzeuget und in einen Organismus injiziert werden. Im Anschluss können mittels bildgebender Verfahren metabolische Prozesse in Echtzeit sichtbar gemacht werden. Eines der Hyperpolarisationsverfahren beruht auf der Hydrierung mit paraWasserstoff. Die beiden Wasserstoffkerne im para-Wasserstoff befinden sich in einem Singulettzustand, der bis zu 100% angereichert werden kann (100% Spinordnung). Diese Spinordnung kann bei einer Hydrierung in wenigen Sekunde in observierbare Magnetisierung umgewandelt werden, was z.B. Metabolitsignale um das 10 000fache verstärkt. Für diesen Prozess werden derzeit fast ausschließlich homogene Katalysatoren eingesetzt, welche toxisch sein können und schwer, vor der Injektion in einen Organismus, abtrennbar sind. Die Erzeugung eines heterogenen Katalysators, wie er in diesem Antrag angestrebt wird, wird dazu führen, dass durch Filtration saubere, hyperpolarisierte Metabolite für die Diagnostik erzeugt werden können, ohne die Kontamination von Katalysatorresten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen