Multimere und nanoskalige biosensitive Proben für funktionelle MRT

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Goran Angelovski
• Fachliche Zuordnung: Pharmazie ; Biologische und Biomimetische Chemie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 365513518

Materialien im Nanometerbereich spielen eine wichtige Rolle in der modernen Nanomedizin, besonders für zahlreiche Bildgebungsverfahren, gezielten Medikamenteneinsatz, Therapien oder eine Kombination dieser Anwendungen. Bei molekularen Bildgebungsverfahren sind Kontrastmittel, die auf Nanoträgern basieren, besonders beliebt. Dies liegt an den vorteilhaften pharmakologischen Eigenschaften und der Möglichkeit, mehrere funktionale Moleküle zu transportieren. Dies erlaubt insbesondere ein multimodales Auslesen sowie eine gezielte Akkumulierung oder die Signalvergrößerung. Die Magnetresonanztomographie (MRT) profitiert in vielerlei Hinsicht von der Verwendung dieser funktionellen und multimeren Kontrastmittel. Zum Beispiel können sie im Neuroimaging eingesetzt werden, um neuronale Aktivität direkt anzuzeigen und somit die aktuelle State-of-the-Art Methode zu verbessern - zur Zeit ist diese nicht ideal und basiert auf indirekten Signalen, die aus der Kopplung neurovaskulärer und hämodynamischer Effekte resultieren.Um dies zu erreichen, schlagen wir die Präparierung von nanometergroßen Kontrastmitteln vor, die sensitiv auf neurophysiologische Veränderungen reagieren. So könnten Signale produziert werden, die direkt mit den neuronalen Prozessen verknüpft sind. Sie stellen eine robuste magnetische Antwort auf die Konzentration von extrazellulären Kalzium-Ionen und bestimmter Neurotransmitter (NT) Moleküle zur Verfügung, die dann in einen Kontrastwechsel im MRT übersetzt werden kann.Im Detail planen wir, unsere monomerischen und wirkmächtigen biosensitiven Kontrastmittel zu koppeln, um die erfolgreichen Eigenschaften der Liposom- oder Cyclodextrin-Träger aufzuzeigen. Neben sensorischen Eigenschaften werden diese Mittel mit zielführenden Liganden ausgestattet. Diese verbessern die Verweildauer in der Gewebeprobe und die pharmakokinetischen Eigenschaften der Mittel. Nach der Vorbereitung wird die detaillierte strukturelle und physiochemische Charakterisierung dieser Makromoleküle ausgeführt. Letztlich werden die MRT in vivo Experimente an lebenden Nagern durchgeführt, um die Leistung dieser Tests zu bestätigen.Von den neuen nanometergroßen Kontrastmitteln versprechen wir uns deutlich größere MR Reaktionen mit verbesserter Spezifizierung des Ziel-Ions oder -Moleküls, verbesserte Biokompatibilität und Verbreitung in das Zielgewebe. Sie bringen ein neues Impuls in die Kontrastmittelchemie und fördern weitere Entwicklungen anderer biospezifischen Untersuchungen. Zudem wird es möglich, mittels neuer fMRT Technik einen direkten Zusammenhang zwischen dem Signal und neuronalen Aktivitäten anzuzeigen, indem Calcium/NT Werte und einhergehende Fluktuationen beobachtet werden. Diese neuen Einblicke wären sehr wertvoll für bildgebende Verfahren, mit denen Hirnfunktionen untersucht werden sollen. Ferner könnten sie dazu dienen, neurodegenerative Krankheiten sehr viel früher zu erkennen und wären damit allgemein eine große Hilfe für die molekulare Bildgebung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen