Intelligente Kontrastmittel mit Nanoteilchen

Kontrastmittel verbessern die Darstellung bei bildgebenden Verfahren wie der Magnet­resonanz­tomographie (MRT). Strukturen im Körper können mithilfe von Kontrast­mitteln besser dargestellt werden, jedoch geben herkömmliche Mittel oft keinen ausreichenden Kontrast, um Erkrankungen bereits in sehr frühen Stadien sichtbar zu machen. Ein weiterer Nachteil ist, dass die Kontrast­mittel die spezifische biochemische Umgebung nicht erkennen können. Forscher am Departement für Chemie der Universität Basel haben nun Nano­partikel entwickelt, die als „intelligente” Kontrast­mittel in MRTs zum Einsatz kommen könnten.

Viele Kontrastmittel basieren auf dem Metall Gadolinium, das in das Blut injiziert wird und so in das Gewebe gelangt, um bei der MRT-Untersuchung Organe besser sichtbar zu machen. Das giftige Gadolinium wird an eine Träger­substanz gebunden, damit es für den Menschen ungefährlich bleibt. Neue effizientere Kontrastmittel mit geringerer Gadolinium-Konzentration bedeuten einen wichtigen Schritt zur Verbesserung der Diagnose­methoden und der Prognosen für den Patienten.

Die Forschungsgruppen um Cornelia Palivan und Wolfgang Meier am Departement für Chemie der Universität Basel haben neue Nano­partikel entworfen, die mehrere wichtige Eigenschaften eines Kontrast­mittels vereinen: hoher Kontrast in der MRT bei gleichzeitig geringer Gadolinium-Konzentration, mögliche lange Blut­zirkulation und Reaktions­fähigkeit auf ihre bio­chemische Umgebung. Dazu kombinierten die Wissenschaftler Nanopartikel aus einer Mischung von Heparin-modifizierten Polymeren mit Gadolinium-Ionen und funktionalen Peptiden.

Es zeigte sich, dass die aus diesen Komponenten gebildeten Nanopartikel das MRT-Signal zehnmal besser verstärken als heutige Kontrast­mittel. Zusätzlich können sie aufgrund der verwendeten Peptide auf ihre jeweilige Umgebung reagieren und so beispielsweise entzündetes oder krebs­artiges Gewebe abbilden. Die Nanopartikel zeigen keine zell­schädigenden oder gerinnungs­hemmenden Eigenschaften und sind lange haltbar – wichtige Kriterien für ihre Weiter­entwicklung. Das von den Basler Chemikern entwickelte Konzept zur Entwicklung besserer Kontrast­mittel basierend auf Nano­partikeln zeigt neue Wege für deren Einsatz in zukünftigen Anwendungen auf.

U. Basel / DE