Kern-Singulett-Zustände in selbstorganisierenden Nanostrukturen als Kontrastmittel für die Magnetresonanzbildgebung

• Antragsteller: Dr. Stefan Glöggler
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 450146057

Das Phänomen der Kernmangetresonanz (NMR) und die Möglichkeit dieses zur Bildgebung zu nutzen hat zur besseren medizinischenDiagnostik und zur Untersuchung von Krankheiten beigetragen. Ein wesentlicher Aspekt dabei ist der Einsatz von Kontrastmitteln, die zur besseren Lokalisation von Krankheitsbildern beitragen.Typische Kontrastmittel bestehen dabei aus Übergangsmetallkomplexen, die in den letzten Jahren teilweise als neurotoxisch eingestuft wurden. Die Entwicklung alternativer Moleküle, die zukünftig zur besserenDiagnostik beitragen ist daher wünschenswert. In diesem Antrag geht es darum, das Phänomen der Kern-Singulett-Zustände als Kontrastmechanismus zu nutzen, um selbstorganisierende Strukturen zu entwickeln, die auf Glutathion reagieren. Glutathion ist einAntioxidans, dass in vielen Krebszellen hochkonzentriert vorliegt.Kern-Singulett-Zustände sind mittels NMR nicht beobachtbar, können aber indirekt detektiert werden. Das besondere dieser Zustände ist, dass die Äquilibrierung mit dem thermodynamisch bevorzugten Triplettzustand sehr lange dauerd. Diese Zeit kann bis zu zweiGrößenordnungen länger sein als die longitudinale Relaxationszeit, ein Maß für molekulare Dynamik. Durch die längeren Lebenszeitender Singulett-Zustände ergeben sich neue Möglichkeiten, dynamische Effekte zu untersuchen und dies in speziell entwickelten Molekülen als Kontrastmöglichkeit zu nutzen. Dieses Phänomen werden wir verwenden, um selbstorganisierende Moleküle zu entwickeln, die mittels neuer NMR-Methodik bildgebend dargestellt werden können. Die Moleküle werden dabei zunächst in gelöster Form vorliegen und sich zu Nanopartikeln organisieren, sobald eine chemische Reduktion mit Glutathion erfolgt. Die Lebenszeit der Kern-Singulett-Zustände werden sich dabei in beiden Zuständen unterscheiden und werden somit zu einem Kontrastmechanismus, der zum Nachweise von Glutathion verwendet werden kann. Zusätzlich zur Molekülentwicklung wird die NMR-Methodik weiterentwickelt, so dass mit höherer Sensitivität, die hergestellten Partikel sowohl spektroskopisch als auch bildgebend gemessen werden können. Im letzten Schritt werden die Entwicklungen kombiniert und in Zellen demonstriert, dass Glutathion nachgewiesen werden kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen