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Medizinische Bildgebung

Medizinische Bildgebung

Die Entwicklung geeigneter bildgebender Verfahren ist einer der Schlüsselaspekte für die Erkennung von Krankheiten zum frühestmöglichen Zeitpunkt, für die Behandlung mit der richtigen Dosis am richtigen Ort und zum richtigen Zeitpunkt sowie für die Untersuchung des Krankheitsverlaufs. Eines der wichtigsten Bildgebungsinstrumente in dieser Hinsicht ist die Magnetresonanztomographie (MRT). Um den Kontrast im MRT signifikant zu erhöhen und den Anwendungsbereich der MRT zu erweitern, werden Kontrastmittel benötigt. Gängige MRT-Kontrastmittel basieren auf Gadolinium, da dies aber ein toxisches Element ist, werden aktuell Alternativen zu diesen Kontrastmitteln gesucht. In der von uns entwickelten Form stellen SPIONs mit quervernetzter Dextranbeschichtung hingegen eine ernst zu nehmende Alternative für ein in vivo appliziertes Kontrastmittel dar. Langfristig ist es unser Ziel, durch funktionale Bildgebung weitere Einsatzgebiete zu erschließen: Indem wir die Nanopartikel modifizieren und damit speziell deren Oberfläche weiter funktionalisieren, können diese zur Darstellung von unterschiedlichen Tumoren im Körper verwendet werden. Dies beinhaltet insbesondere auch Bereiche, die systembedingt durch gegenwärtige Kontrastmittel auf Gadoliniumbasis kaum abgedeckt werden können. Zusätzlich nutzen wir SPIONs derzeit auch als Kontrastmittel für eine neue Bildgebungsmethode, das sog. Magnetic Particle Imaging (MPI). MPI verfügt über zwei Vorzüge: die Generierung eines hochaufgelösten, dreidimensionalen Bildes und die sehr genaue Messung der Nanopartikelanreicherung im Zielgebiet. Außerdem untersucht unsere Forschungsgruppe den theranostischen Ansatz auf die Darstellung der Nanopartikel mithilfe von Ultraschall auszuweiten. Die ersten Erfolge zeigen, dass diese – im Vergleich zu MRT und MPI – relativ kostengünstige Methode eben nicht nur die Nanopartikel bildlich darstellen kann, sondern dass sie dadurch eventuell sogar quantifiziert werden können.

Geförderte Projekte (Auswahl)

Ultraschall-Verfahren zur quantitativen Abbildung der Verteilung magnetischer Nanopartikel im biologischen Gewebe im Zusammenhang mit Drug-Delivery-Konzepten und Magnetischer Hyperthermie für die lokalisierte Tumorbehandlung

DFG-Förderung, 2021-2024

Projektziel
Das Ziel der Arbeiten ist die Untersuchung von Ultraschall-Verfahren zur Detektion von magnetischen Nanopartikeln. Hierbei sollen die Partikel nicht nur zur Visualisierung und zur quantitativen Abbildung ihrer räumlichen Verteilungen und der Zeitverläufe im Zusammenhang mit Drug-Delivery-Konzepten für die lokalisierte Chemotherapie untersucht werden, sondern auch bei der Anwendung der Magnetischen Hyperthermie. Sollten sich die bisher ermutigenden Vorversuche noch weiter verfeinern lassen, würde der Einsatz von Ultraschall auf lange Sicht eine günstige und in den meisten Kliniken verfügbare Methode darstellen. 

Projektpartner

  • Prof. Dr. Stefan Rupitsch, FAU Erlangen-Nürnberg
  • Prof. Dr. Dr. Helmut Ermert, SEON

Sichere Kontrastmittel für die Kernspintomographie (NACOMAG)

Medical Valley Award Förderung, 2020-2022

Projektziel
In diesem Projekt soll die Hochskalierung und Weiterrentwicklung der Synthese von Eisenoxid basierten MRT Kontrastmittel unter gleichzeitiger Beibehaltung der Schlüsseleigenschaften des Systems (Stabilität, Kontrast und Biokompatibilität) etabliert werden. Der vollständige Herstellungsprozess soll im Rahmen der Projektphase auf ein Gesamtvolumen von 15 Liter expandiert werden.


Vergleichsstudie zu Kontrastmittel für die Kernspintomografie

Else Kröner-Fresenius Stiftung Förderung, 2019-2021

Projektziel
Dieses Projekt ist darauf ausgelegt unsere Partikel für die MRT-Bildgebung mit kommerziell erhähltichen SPIONs, namentlich Feraheme® und Resovist®, zu vergleichen. Hierbei werden umfangreiche toxikologische und immunologische Untersuchungen durchgeführt. Darüber hinaus werden mit Hilfe von in vitro und in vivo MRT-Untersuchungen bei Ratten die Bildgebungseigenschaften verglichen und Sicherheitsstudien bezüglich Hypersensitivitätsreaktionen im Schweinemodell durchgeführt, um den Zulassungsprozess bei den entsprechenden Behörden zu erleichtern.  

Verbundpartner

  • Dr. János Szebeni, Semmelweis University; SeroScience Ltd., Budapest, Ungarn
  • Dr. Domokos Mathe, CROmed Ltd., Budapest, Ungarn

Verfolgung mononukleärer Zellen durch MRT in atherosklerotischen Läsionen mit SPION-markierten autologen mononuklearen Zellen aus peripherem Blut

Deutsches Zentrum für Herz-Kreislauf-Forschung eV, 2019-2020

Projektziel
Unser Projekt zielt darauf ab, eine neue Art von SPIONs als als Zellmarkierungsmittel zu untersuchen, um mononukleare Zellen in vivo mittels Magnetresonanztomographie (MRT) zu verfolgen. Das Hauptziel ist die Entwicklung eines Instruments zur Überwachung des Transports und der Ansiedlung von Monozyten in atherosklerotische Plaques, was eine klinische Anwendbarkeit verspricht. Nach der qualitätskontrollierten SPION-Synthese wird eine zweistufige Strategie angewandt, um dieses Ziel zu erreichen. Dazu gehören Laborstudien mit Schwerpunkt auf der Markierung menschlicher Monozyten und eine in vivo-Pilotstudie zum Zell-Tracking in einem einem etablierten Kaninchenmodell für Atherosklerose. 

Verbundpartner

  • Prof. Dr. Michael Joner, Deutsches Herzzentrum München
  • Dr. Tobias Koppara, Uni-Klinik r. d. Isar der TU München

Therapiebegleitende, quantitative Tumordiagnostik mit magnetischen Nanopartikeln

DFG-Förderung, 2016-2019

Projektziel
Das Magnetic Particle Imaging (MPI) ist eine neu entwickelte Bildgebungsmethode, die magnetische Nanopartikel zur Generierung eines Bildsignals mit hoher Orts- und Zeitauflösung verwendet. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, gleichzeitig die Menge der Nanopartikel mittels MPI zu quantifizieren. Das Ziel des Projektes ist es daher, die bei SEON entwickelten Nanopartikel in Bezug auf die MPI-Bildgebungseigenschaften hin zu überprüfen und so zu modifizieren, dass sie sowohl ihre bisher validierten guten Eigenschaften beim Wirkstofftransport behalten und gleichzeitig eine optimale, quantitative diagnostische Aussage über die Anreicherung und Verteilung im Tumorgebiet erlauben.

Verbundpartner

  • Prof. Dr. Silvio Dutz, TU Ilmenau
  • Prof. Dr. Lutz Trahms, PTB Berlin