Parawasserstoff-induzierte Polarisation in superkritischen und flüchtigen Medien (highP-PHIP)

• Antragsteller: Professor Dr. Jan-Bernd Hövener; Andrey Pravdivtsev, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik ; Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 562203308

Dieses Projekt zielt darauf ab, die Empfindlichkeit der Magnetresonanztomographie (MRT) durch die Weiterentwicklung von Hyperpolarisationstechniken zu verbessern, insbesondere durch parahydrogeninduzierte Polarisation mit Seitenarm-Hydrierung (PHIP-SAH) und Signalverstärkung durch reversible Wechselwirkung (SABRE) in unpolaren Lösungsmitteln wie Pentan und überkritischem CO₂ (scCO₂). Wir werden einen Hochdruck-pH₂-basierten Polarisator (über 200 bar) entwickeln, der mit diesen Lösungsmitteln (und traditionellen Lösungsmitteln wie Aceton und Chloroform) kompatibel ist, Rh- und Ir-Katalysatoren synthetisieren, die auf effiziente PHIP-SAH- und SABRE-Prozesse zugeschnitten sind, sowie Derivate von Pyruvat, Oxobutyrat und Ketoglutarat entwickeln, um deren Polarisation mit PHIP-SAH und SABRE in unpolaren Lösungsmitteln zu ermöglichen. Qualitätssicherungsprotokolle werden etabliert, einschließlich eines Reinigungsprozesses, um die In-vivo-Kompatibilität durch Zellviabilitätsstudien und analytische Methoden wie Massenspektrometrie und NMR zu gewährleisten. Diese interdisziplinäre Arbeit integriert Fachwissen aus der medizinischen Physik, dem Ingenieurwesen, der Chemie und der biomedizinischen Bildgebung, um die hyperpolarisierten MRT für metabolische und präklinische Bildgebung zu verbessern, wobei der Schwerpunkt auf Präzision und Reproduzierbarkeit liegt. Das Projekt hat das Potenzial, die hyperpolarisierten MRT als ein transformierendes Werkzeug in der Molekularbildgebung zu etablieren und den Weg für zugängliche Hyperpolarisationstechniken für zukünftige klinische Anwendungen in der metabolischen Forschung und Diagnostik zu ebnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen