Magnetische Nanopartikel

Von der Synthese zur klinischen Anwendung

Abstract

Im Bereich der medizinischen Bildgebung hat die Forschung an magnetischen Nanopartikeln in den letzten Jahren durch die Erfindung eines völlig neuen bildgebenden Verfahrens enormen Auftrieb erfahren. Es geht dabei um die direkte Abbildung der räumlichen Verteilung von SPIONs (Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles) in einem magnetischen Wechselfeld. Das als Magnetic Particle Imaging (MPI) bezeichnete Verfahren ermöglicht es, dreidimensionale funktionelle Bilder mit hoher Sensitivität in Echtzeit zu akquirieren. Die Herstellung geeigneter Nanopartikel ist daher Gegenstand dieses Beitrags. Neben den mechanischen Top-Down-Verfahren hat sich hier vor allem das Bottom-Up-Verfahren der alkalischen Fällung als Mittel der Wahl herausgestellt, um größere Mengen des magnetischen Fluids herzustellen. Wichtig ist dabei die Qualitätskontrolle in Bezug auf die Verwendung für MPI. Das Verfahren der magnetischen Partikelspektroskopie ist hierfür besonders geeignet, weil es methodisch auf dem Verfahren der Bildgebung basiert. Neben den technischen Methoden der Synthese und Analyse magnetischer Nanopartikel wird zuletzt die medizinische Anwendung beschrieben.

In recent years, research on magnetic nanoparticles used for medical imaging has been enormously stimulated by the invention of a new imaging principle. By this invention based on dynamically changing magnetic fields, the spatial distribution of SPIONs, i.e. super-paramagnetic iron oxide nanoparticles, can directly be visualized. The method named magnetic particle imaging (MPI) allows for acquiring three-dimensional functional images with high sensitivity in real-time. Therefore, this contribution focuses on the production of appropriate nanoparticles. Besides mechanical top-down strategies, the precipitation based bottom-up procedures have proven to be the method of choice if a high yield of the magnetic fluid is required. However, a key issue of nanoparticle production for MPI is quality control. The method of magnetic particle spectroscopy is especially adapted to this task because it is based on the imaging principle. Finally, in addition to the techniques of synthesis and analyses of magnetic nanoparticles, medical application scenarios will be described.