PHIP-X: Effiziente Hyperpolarisierung von kleinen Molekülen in Lösung mittels Protonenaustausch

• Antragsteller: Professor Dr. Jan-Bernd Hövener
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie ; Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 537840895

Die Hyperpolarisierung von Kernspins ist ein äußerst interessantes Forschungsfeld, welches sich in den letzten Jahren rasant entwickelt hat. Bisher gibt es jedoch noch keine Methode, welche es erlaubt, Moleküle in Lösung einfach, schnell und generisch zu polarisieren; alle bekannten Hyperpolarisierungstechniken sind recht eng auf besondere Moleküle oder Aggregatzustände festgelegt (z.B. Gase, Festkörper, ungesättigte oder mit Ir-austauschende Verbindungen). Eine vergleichsweise breit einsetzbare Methode für den flüssigen Zustand wäre äußerst wertvoll z.B. für die hochauflösende Magnetresonanzspektroskopie. Ein interessanter Ansatz, um dieses Problem zu adressieren, ist der Austausch von polarisierten Protonen. Dass diese Methode im Prinzip funktioniert, wurde bereits gezeigt - allerdings nur mit recht geringen Polarisationen, oder nach vergleichsweise langsamen Polarisierungen (DNP). Kürzlich haben wir eine neue Methode vorgestellt, welche es erlaubt, innerhalb weniger Sekunden austauschende Protonen hoch zu polarisieren. Hierbei wird die Spinordnung von para-Wasserstoff von einem Transfermolekül mittels Protonenaustausch auf ein drittes Molekül übertragen. Diese Methode kombiniert die Einfachheit und die hohen Polarisationsausbeuten von hydrogenativer, para-Wasserstoff-induzierter Polarisierung (PHIP) mit der breiten Anwendbarkeit des Polarisationsübertrags mittels Protonenaustausch. Ziel dieses Antrags ist es, diese Methode zu erforschen und in Hinblick auf chemische und biologische Anwendungen zu optimieren. Hierfür wollen wir die Methode zunächst eingehend analysieren, und die gewonnenen Erkenntnisse dann experimentell umsetzen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen