Angewandte Chemie

Cover image for Vol. 128 Issue 23

Chefredakteur: Peter Gölitz, Stellvertreter: Neville Compton, Haymo Ross

Online ISSN: 1521-3757

Associated Title(s): Angewandte Chemie International Edition, Chemistry - A European Journal, Chemistry – An Asian Journal, ChemistryOpen, ChemPlusChem, Zeitschrift für Chemie


Den vollständigen Artikel und die Anschrift des Autors finden Sie in Angew. Chem 1999, 111 (21), 3382 - 3384

Sanfte Sonde für die Säure im Körper

Eine Gadolinium-Verbindung könnte Medizinern
bei der TumorDiagnose und Sportwissenschaftlern
bei ihrer Forschung helfen

In den Körper zu schauen, ohne ihn dazu öffnen zu müssen, ist für Mediziner schon lange kein unerfüllbarer Traum mehr. Auch den Säuregehalt des Bluts wird man vielleicht bald berührungslos ermitteln können: ohne Blutprobe und direkt am Ort der Erkrankung. Darauf hoffen lässt zumindest eine Entdeckung von Dean Sherry, der in Dallas, USA, an der Universität von Texas forscht: Er und seine Mitarbeiter fanden eine Substanz, die den Kontrast von "Kernspin-Aufnahmen" in Abhängigkeit vom Säuregehalt des Bluts ändert.

Chemiker und Mediziner beschreiben den Säuregehalt des Bluts durch den so genannten pH-Wert: Er gibt die Konzentration der Säuren in einer Flüssigkeit an. Auch Blut enthält Säuren; gewöhnlich liegt der pH-Wert des Lebenssafts im neutralen Bereich, bei körperlicher Anstrengung verändert er sich jedoch, da der Körper dann mehr Säuren produziert. Auch Tumore können sich wegen ihres stark angekurbelten Stoffwechsels durch einen von der Norm abweichenden pH-Wert verraten.

Wie kann ein Kernspintomograph die Säurekonzentration im Körper ermitteln? Stark vereinfacht gesprochen misst ein solches Gerät, wie viel Wassermoleküle ein Gewebe enthält. Dazu registriert es, wie viel Energie nötig ist, um die magnetischen Atomkerne des Wassers, die sich in einem starken äußeren Magnetfeld ausrichten, gegen die Feldrichtung zu drehen. Neben diesem Umklappvorgang kann ein Kernspintomograph allerdings auch registrieren, wie schnell ein derart umgeklappter Atomkern wieder in seine Ausgangslage zurückschwingt.

Hier setzen Sherry und seine Kollegen mit einer Verbindung des Metalls Gadolinium an: Das Metallatom im Innern dieses Moleküls umgibt sich gerne mit Wasserteilchen und bringt ihre Atomkerne dazu, im Magnetfeld schneller wieder in ihre Ausgangslage zurückzuklappen. Indem Sherry und seine Mitarbeiter das Gadolinium mit einer speziellen Hülle aus weiteren Molekülen umgeben, erreichen sie, dass die Wasserteilchen umso länger festgehalten werden, je höher der Säuregehalt der Lösung ist, die die Forscher untersuchen; außerdem tauschen die gebundenen Wassermoleküle ihre Wasserstoffatome mit denen umgebender Wasserteilchen in Abhängigkeit vom pH-Wert aus. Die Folge: je weniger Säure vorhanden ist, desto schneller klappen die Atomkerne des Wassers in ihre Ausgangslage zurück, und desto dunkler wird der entsprechende Bildpunkt auf dem Monitor. Je nach Gestalt der Hüllenmoleküle kann Sherry sein Kontrastmittel sogar auf verschiedene pH-Bereiche trimmen.

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