Tausendfach bessere MRI-Bilder – und erst noch günstiger?

Eine der renommiertesten Universitäten kündigt eine Revolution in der Kernspin-Tomographie an: Die Signale könnten ums 10’000fache verstärkt werden. Nicht mehr und nicht weniger.

, 31. März 2016 um 10:29
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Heute schon erlaubt es die MRI-Methode, gewisse biologische Prozesse sekundenlang zu beobachten. Wissenschaftler der Duke University in North Carolina kündigten jetzt aber eine Methode an, mit der sie gewisse Abläufe im Inneren des Körpers über Stunden verfolgen könnten; und dies tausendfach detaillierter als bislang möglich.
Ausgangspunkt sind gewisse molekulare Marker, welche die Magnetresonanz-Signale um das 10’000fache verstärken können – die Biophysiker sprechen hier von molekularen «Lightbulbs». Und mit diesen «Glühbirnen» können die biologischen Sachverhalte auch länger beobachtet werden, so dass am Ende etwa eine Herzerkrankung oder die Tumorentwicklung buchstäblich in Realzeit betrachtet werden dürfte.
Zur Mitteilung: «New Class of Molecular ‘Lightbulbs’ Illuminate MRI», in: «Today Duke», März 2016
Grundsätzlich versprechen die Physiker der Duke University gleich drei Verbesserungen in einer Technologie: längere Beobachtungszeiten, viel höhere Auflösung – und dies sogar zu tieferen Kosten.
Dabei arbeitet ihre Methode nach demselben Prinzip wie die gewohnten MRI-Geräte. Deren Schwäche: Die Sensibilität, die sich durch die Auswertung der Kernspin-Signale erreichen lässt, ist doch eher gering. Kleine Molekül-Gruppen lassen sich damit nur schwer beobachten (zumindest, wenn man nicht die Magnetfelder ins Gefährliche hinein verstärken will).

«Eine völlig neue Art und Weise»

Die Duke University hat nun molekulare «Tags» entwickelt, die sowohl biokompatibel als auch günstig in der Herstellung sind; durch eine «Hyperpolarisierung» genannte Technik können am Ende die Signale des Markers um den Faktor 10'000 erhöht werden – verglichen mit den Signalen, die durch ein normales magnetisches Feld ausgestrahlt werden.
Bemerkenswert ist nun, dass die Autoren der – ja überaus renommierten – Duke University diese neue MRI-Welt recht vollmundig ankündigen. «Dies stellt eine völlig neue Klasse von Molekülen dar, die überhaupt nicht dem ähneln, was man sich bislang unter MRI-Tags vorgestellt hat», lässt sich beispielsweise Warren S. Warren zitieren, der Dekan des Physik-Departements der Universität (und Ko-Autor der jetzt veröffentlichten Studie zum Thema). 
Und weiter: «Wir rechnen damit, dass dies eine völlig neue Art bieten könnte, mit der die MRI-Technik verwendet werden kann, um etwas über die Biochemie der Krankheiten zu erfahren.»

Thomas Theis, Gerardo X. Ortiz Jr., Angus W. J. Logan et al.: «Direct and cost-efficient hyperpolarization of long-lived nuclear spin states on universal 15N2-diazirine molecular tags», in: «Science Advances», März 2016.

Natürlich gestehen die Wissenschaftler auch ein, dass noch viel erarbeitet werden muss, bis ihre Technik im Alltags-MRI-Geschäft eingesetzt werden kann. Aber, so Warren gegenüber der Nachrichtenagentur UPI: «Man kann sich vorstellen, dass wir in fünf oder zehn Jahren einen Container mit einem Beschleuniger haben, dazu eine Birne mit Wasserstoffgas. Und innert einer Minute haben sie den hyperpolarisierten Agenten gemacht, mit dem Sie nebenbei das notwendige Bild herstellen können.» Dies sei etwas, was mit jeder anderen Methode noch undenkbar sei.
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