Präziser Sensor für Nanomagnete
Neue Empfangsspule verbessert diagnostische Bildgebungsverfahren.
Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt PTB hat in einer Industriekooperation eine optimierte Empfangsspule für die Magnetpartikelbildgebung (MPI) entwickelt. Die neue Spule verbessert die Sensitivität deutlich, sodass sich jetzt bereits wenige Nanogramm magnetischer Nanopartikel detektieren lassen. Magnetische Nanopartikel weisen besondere magnetische Eigenschaften auf, die in einer Vielzahl biomedizinischer Anwendungen zur Therapie und Diagnostik nutzbar gemacht werden. Beispiele dafür sind Zell- oder Medikamentenverfolgung innerhalb des Körpers.
Abb.: Verteilung der magnetischen Nanopartikel unterschiedlicher Mengen, gemessen mit einem konventionellen (o.) und dem optimierten Sensorsystem. (u. Bild: PTB)
Die Oberfläche der Nanoteilchen kann so modifiziert werden, dass sich die Partikel an bestimmte Zellen binden. Die magnetischen Eigenschaften dieser Partikel ermöglicht eine nicht-invasive Interaktion dieser Partikel, die auf verschiedene Arten genutzt werden kann. Eine dieser Möglichkeiten ist die Magnetpartikelbildgebung, eine strahlenlose diagnostische Methode. Nachdem solche Nanopartikel in den Körper eingebracht worden sind, können sie mithilfe von magnetischen Wechselfeldern angeregt werden. Aus dem gemessenen Signal lässt sich die Verteilung der Nanopartikel millimetergenau rekonstruieren. Ein großer Vorteil im Vergleich zu anderen bildgebenden Verfahren ist, dass die Nanopartikel nicht nur dargestellt, sondern auch an jedem Bildpunkt quantifiziert werden können. Darüber hinaus sind dynamische Aufnahmen mit einer hohen zeitlichen Auflösung von bis zu 21 Millisekunden möglich.
Entscheidend für die meisten Anwendungsgebiete ist die Frage, wie sensitiv das System kleinste Mengen magnetischer Nanopartikel detektiert. Dabei spielt wiederum der Sensor eine maßgebliche Rolle. Die PTB Berlin hat in Kooperation mit Bruker BioSpin MRI GmbH die neue Empfangsspule für MPI entwickelt, die eine verbesserte Signalaufnahme gewährleistet. Um sie zu charakterisieren, wurde ein Prototyp am eigenen MPI-Scanner im Virchow-Klinikum in Berlin installiert und vermessen. Im direkten Vergleich mit der vorherigen Transmit-Receive-Hardware ist die neue Receive-only-Empfangsspule viermal empfindlicher und bietet eine verbesserte Unterdrückung von Störsignalen. Damit lassen sich Nanopartikelmengen von wenigen Nanogramm detektieren; die Nachweisgrenze wurde also um eine Größenordnung verbessert.
PTB / JOL
