Magnetic Particle Imaging (MPI)-Gerät

Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 228148563

Magnetic Particle Imaging (MPI) ist ein neues rasterndes bildgebendes Verfahren, das auf dem punktweisen Auslesen der Magnetisierung von superparamagnetischen Nanopartikeln beruht. Im Vergleich zum Magnetresonanzverfahren, das sich auch magnetischer Nanopartikel als Kontrastverstärker bedient, bietet es den theoretischen Vorteil eines sehr hohen Signal zu Rausch Verhältnisses bei sehr guter zeitlicher Auflösung. Während Magnetresonanzverfahren magnetische Nanopartikel in millimolare Konzentration zur Erreichung eines Effektes benötigen, lassen sich mit MPI magnetische Nanopartikel im mikro- bis nanomolaren Bereich abbilden. Die Hamburger MPI Initiative verfügt über herausragende Möglichkeiten in der Partikelsynthese und deren Funktionalisierung. Zum Nachweis der Verteilung magnetischer Nanopartikel besteht die Möglichkeit diese mit radioaktiv markierten Eisen bzw. mit hochauflösenden ultrastrukturellen mikroskopischen Verfahren zu detektieren. Die Initiative hat magnetische Nanopartikel bereits für alle relevanten medizinischen Fragestellungen in der MR Tomographie bei 3 T und 7 T eingesetzt. Dabei wurde sowohl funktionalisierte wie nicht funktionalisierte Nanopartikel verwendet. Es konnten Untersuchungen zur Anwendungen von Nanopartikeln der Bildgebung der Atherosklerose bei Tumorerkrankungen bei Stoffwechselerkrankungen bei ischämischen Herzerkrankungen bei ischämischen neurovaskulären Erkrankungen sowie im Bereich der nanopartikulären Markierung von Zellen, und entzündlicher Erkrankungen gewonnen werden.Ziel von HAMPII ist die systematische Untersuchung unterschiedlicher magnetischer Nanopartikel und Etablierung geeigneter MPI Techniken zur Überprüfung ihrer Anwendung für das MPI in unterschiedlichen Krankheitsmodellen. Als korrelatives Verfahren wird die MRT eingesetzt. Dazu steht ein 3 T Ganzkörper MRT mit Kleintierbildgebungsausstattung sowie ein dezidiertes 7 T Kleintiersystem zur Verfügung. Nach Synthese und Identifizierung geeigneter Partikel sollen mit MPI relevante medizinische Fragestellungen überprüft werden: a) Untersuchung normaler Gefäße und atherosklerotischer Plaques, b) Untersuchung von unterschiedlicher Tumore mit normalen und funktionalisierten Partikeln (Nanopartikel Antikörperkonjugate, c) Untersuchung von Fettstoffwechselerkrankungen mit funktionalisierten Nanopartikeln, d) Untersuchung ischämischer Herzerkrankungen, e) Untersuchungen zu ischämischen neurovaskulären Erkrankungen , f) Zellmarkierung mit Nanopartikeln zur Bildgebung von Tracking und Homing, g) Untersuchung entzündlicher Erkrankungen. Die dazu notwendigen Tiermodelle sind in der Arbeitsgruppe etabliert und wurden bereits mit MRT und magnetischen Nanopartikeln untersucht. Es soll dabei in jedem Projekt herausgearbeitet werden, welche magnetischen Nanopartikel für die jeweilige medizinische Fragestellung mit welchem Untersuchungsprotokoll für das MP Imaging bestmöglich geeignet sind. Die MR Imaging Techniken werden dazu vergleichend und zur anatomischen Korrelation herangezogen.