|
Die Kernspintomographie basiert auf dem
Eigendrehimpuls, dem so genannten Spin, der Kerne von
Wasserstoffatomen (Protonen). In einem starken Magnetfeld richten sich
diese Spins aus, Radiowellenpuls regen sie an, in die entgegengesetzte
Richtung "umzuklappen". Anschließend fallen sie unter Aussendung
elektromagnetischer Wellen in den Grundzustand zurück, dies nennt man
Relaxation. Das empfangene Signal hängt von der Wasserstoffdichte und
den Relaxationszeiten ab. Diese Größen hängen vom Gewebetyp ab. Als
Kontrastmittel dienen komplexgebundene Gadoliniumionen, die auf Grund
ihrer speziellen Elektronenhülle ein starkes elektromagnetisches
Wechselfeld erzeugen. Dieses "schüttelt" die Spins benachbarter
Wassermoleküle, sodass sie schneller in den Grundzustand zurück
fallen, die Relaxationszeit - und damit das Signal - ändert sich.
Um einzelne Organe sichtbar zu machen, muss ein
Kontrastmittel diese spezifisch markieren. So gelingt es etwa mit dem
Kontrastmittel Vasovist (MS-325), gezielt Blutgefäße für die
Untersuchung von Gefäßerkrankungen sichtbar zu machen. Vasovist ist
ein Gadoliniumkomplex mit einer Art molekularem Anker, der spezifisch
an Albumin bindet, ein Protein im Blutserum. Durch die Bindung an
dieses große Proteinmolekül wird die Rotation der Gadoliniumverbindung
um die eigene Achse dramatisch verlangsamt - und damit das Signal
verstärkt. Ein schnell rotierendes Kontrastmittel kann die
Protonenspins weniger effektiv "durchschütteln", die Bindung an das
Zielprotein verstärkt also die Wirkung des Kontrastmittels - "knipst"
es sozusagen erst richtig an.
Peter Caravan und ein Forscherteam von EPIX
Pharmaceuticals, Cambridge, USA, und dem New York Medical College
wollen die Empfindlichkeit der Kernspintomographie für eine breitere
Anwendbarkeit weiter erhöhen. Könnte man das Kontrastmittel
verbessern, indem man die Anzahl der Gadoliniumkomplexe erhöht? Die
Wissenschaftler verknüpften mehrere Gadoliniumkomplexe zu einer Kette,
an deren Ende nach wie vor der Anker für das Albumin hängt. Nachteil
bei diesem Ansatz: Die einzelnen Gadoliniumkomplexe sind innerhalb der
Kette nun wieder recht frei beweglich und drehbar, ein viel besserer
Kontrast ist so also nicht zu erreichen. Die Forscher fanden einen
pfiffigen Ausweg: Sie knüpften einfach einen weiteren Anker an das
andere Kettenende, so dass die Kette an zwei Stellen an das Albumin
bindet und dabei regelrecht festgezurrt wird. Die auf diese Weise
stark eingeschränkte Beweglichkeit der Kettenglieder schlägt sich in
der Tat in einer deutlichen Erhöhung des Kontrasts nieder. |
