Beiträge zu makromolekularen Kontrastmitteln für die Magnetresonanztomographie
Werner, Anne - Julius-Maximilians-Universität Würzburg (2010)
Trotz der unglaublichen medizinischen Fortschritte des vergangenen Jahrhunderts steht auch heute die Erkennung, Behandlung und Vermeidung von Krankheiten im Mittelpunkt der medizinischen Forschung. Zwar konnte durch die Entwicklung von Impfstoffen und Antibiotika sowie vieler weiterer Medikamente der allgemeine gesundheitliche Status der Gesellschaft verbessert werden, trotzdem steht die Medizin auch heute in Fragen nach den (molekularbiologischen) Ursachen vieler Krankheiten noch am Anfang. Besonderes Interesse gilt dabei den heutigen "Gesellschaftskrankheiten" wie den verschiedenen Autoimmun-Erkrankungen, koronaren Herzkrankheiten und den diversen Karzinom-Arten.
Im letzten Jahrhundert wurden zur Erkennung von Krankheiten viele diagnostische Methoden entwickelt, von denen manche die Entnahme von Gewebe erfordern, während andere auf nicht-invasiven Methoden beruhen. Als Beispiele für letzteres seien hier nur die Röntgendiagnostik, die Ultraschalldiagnostik, oder die Positronenemissionstomographie (PET) genannt.
Ein weiteres Verfahren, das sich in der heutigen Zeit immer mehr durchsetzt und zu den nicht-invasiven Diagnostikmethoden gehört, ist die Magnetresonanztomographie (MRT). Sie bietet wie die Ultraschalldiagnostik die Möglichkeit der Betrachtung tiefliegender Gewebestrukturen, jedoch bei höherem Kontrast und verzichtet im Gegensatz zu Röntgen und PET auf den Einsatz potentiell schädlicher ionisierender Strahlung. Stattdessen wird die von E. M. Purcell und F. Bloch unabhängig voneinander entdeckte magnetische Relaxation von Protonen im Magnetfeld als Grundlage dieser Diagnostikmethode verwendet. Sie zeichnet sich durch eine gute Kontrastwiedergabe zwischen verschiedenen Geweben aus, die durch den Einsatz von Kontrastmitteln, wie zum Beispiel in der Angiographie, noch verstärkt werden kann. Diese müssen zum einen über die physikalischen Grundvoraussetzungen für MRT-Kontrastmittel, zum anderen über eine möglichst geringe Toxizität während der Verweildauer im Organismus verfügen.
Gerade in der Grundlagenforschung ist jedoch eine höhere Auflösung verbunden mit gesteigerten Kontrastunterschieden notwendig, da dort schon geringste Unterschiede im Gewebe betrachtet werden sollen, um ein mögliches Entstehen von krankhaften Veränderungen beobachten zu können, bevor sie ernsthafte Auswirkungen auf den Organismus zeigen. Gegenstand der aktuellen Forschung ist der Versuch, dies durch die Anbindung von mehreren Kontrastmitteln an Makromoleküle zu erreichen.
Neben Polymeren eignen sich dafür besonders Nanopartikel oder Dendrimere, die über eine große Anzahl an gleichen Endgruppen auf ihrer Oberfläche verfügen. Sie sind damit in der Lage, mehrere gleichartige Kontrastmittel an ihrer Oberfläche zu tragen, um damit den Kontrast zu erhöhen. Eine weitere Funktionalisierung mancher dieser Endgruppen mit Antikörpern oder anderen biologisch relevanten Molekülen kann dann zu einer zielgerichteten Kontrastdarstellung an den zu betrachtenden Strukturen führen. Die sich daraus ergebenden diagnostischen Vorteile für die Früherkennung von minimalen aber signifikanten Unterschieden auch in kleinsten Gewebestrukturen führt zu einem großen wissenschaftlichem Interesse bei Medizinern, Physikern und Chemikern, sowohl die bestehende MRT-Diagnostik als auch die dafür geeigneten Kontrastmittel weiterzuentwickeln.