Ortaufgelöste Quantifizierung magnetischer Eisenoxid-Nanopartikel mittels SQUID-Magnetometrie
Final Report Abstract
Ziel des Teilprojektes war es, die grundlegenden magnetischen Methoden und Messverfahren für einen quantitativen und ortsaufgelösten Nachweis der in dieser KFO verwendeten Monomer-stabilisierten magnetischen Eisenoxid-Nanopartikel (MEON, z.B. VSOP) in einer Gewebeumgebung zu entwickeln. Dazu wurden Verfahren genutzt, die auf MEON-spezifischen Messsignalen basieren, um damit körpereigene diamagnetische Suszeptibilitätsbeiträge weitestgehend zu unterdrücken und damit einen quantitativen Nachweis zu ermöglichen. Mit einem SQUID Mehrkanal-Demonstrator für den ortsauflösenden MEON-Nachweis im Gewebe über die Wechselfeldsuszeptibilität (DC-50MHz) konnte die potenzielle in-vivo Anwendbarkeit gezeigt werden. Untersucht wurden damit die quantitative Nachweisgrenze für MEONs und die erreichte Ortsauflösung als entscheidende Kriterien für die praktische Anwendbarkeit. Eine generelle Eignung des Verfahrens konnte bestätigt werden, jedoch wäre für klinische in-vivo Anwendungen eine Steigerung der erforderlichen Empfindlichkeit und Ortsauflösung wünschenswert. Das Verfahren der Magnetic Particle Spectroscopy (MPS), ursprünglich zur Charakterisierung von magnetischen Nanopartikeln als Tracer für die Bildgebungsmodalität Magnetic Particle Imaging (MPI) gedacht, wurde erfolgreich zu einem leistungsstarken Verfahren für die Quantifizierung von MEON- Aufnahmen in Gewebe- und Zellproben entwickelt. Dabei zeichnen das Verfahren seine enorme Sensitivität (< 1 ng Fe), Spezifität (es wird spezifisch nanopartikuläres Eisen nachgewiesen, nicht körpereigenes Eisen), Hochdurchsatzfähigkeit (1 Probe in 10 s) und ein geringer Vorbereitungsaufwand (kein Wasch- oder präparativen Schritte erforderlich) aus. Mit diesem Verfahren wurden in über 1000 Zell-, Gewebe- und Blutproben der MEON Gehalt für die Teilprojekte TP-01, TP-02, TP-04, TP-05, TP-06, TP-Z quantifiziert. Ein wichtiges Fundament in diesem Teilprojekt wie auch für die anderen Teilprojekte, die sich mit der Herstellung, Funktionalisierung und medizinischen Anwendung der MEON befassten, bildete die Charakterisierung der grundlegenden magnetischen Eigenschaften der unterschiedlichen MEON- Formulierungen. Während des Projektes wurden in 51 Probensätzen über 350 unterschiedliche MEON Systeme mit den Verfahren statische Magnetisierung (M(H)), Magnetrelaxometrie und MPS vermessen, analysiert und die Ergebnisse an die Hersteller der Nanopartikel im Projekt für weitere Syntheseansätze zurückgemeldet. Weiterhin wurden zwei Aufbauten für temperaturabhängige Relaxationsmessungen (TMRX) entwickelt und eingesetzt, mit denen der spezifische Nachweis von MEON ex-vivo ermöglicht wurde, der die größenselektive MEON-Aufnahme in verschiedenen Organen ermöglicht.
