Nalaganje ...
Mednarodni projekti vir: SICRIS

Contrast by Nuclear Quadrupole Enhanced Relaxation; CONQUER

Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
2.14.02  Tehnika  Tekstilstvo in usnjarstvo  Tekstilna kemija 

Koda Veda Področje
T470  Tehnološke vede  Tekstilna tehnologija 
Ključne besede
Kvantno-fizikalno modeliranje, kvantno kemijske simulacije, MR-slikanje, karakterizacija materiala, sinteza
Organizacije (1) , Raziskovalci (2)
0795  Univerza v Mariboru, Fakulteta za strojništvo
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  07814  dr. Karin Stana Kleinschek  Tekstilstvo in usnjarstvo  Vodja  2015 - 2018  1.126 
Povzetek
Starajoča se družba in demografske spremembe so eden največjih izzivov, s katerimi se Evropa sooča zdaj, še bolj pa v prihodnosti. Za obvladovanje tega izziva so potrebni radikalno novi diagnostični in terapevtski načini zdravljenja kot ključni dejavniki pri doseganju zdravega počutja evropskih državljanov. Molekularno slikanje (MI) ima ključno vlogo pri diagnozi, razumevanju bolezni in pri razvoju učinkovitih zdravljenj. CONQUER bo raziskal bistveno nov kontrastni mehanizem s potencialom, da slikanje z magnetno resonanco (MRI) potisne daleč preko svojih meja v smeri zmogljivega načina MI. To bo doseženo z izkoriščanjem navzkrižne relaksacije med 1H in velikimi kvadrupolarnimi jedri (QN) za oblikovanje kontrastnega sredstva (CA). Glavni cilj je sintetizirati biokompatibilne QN spojine in nanodelce (NP), visoko učinkovitost in številne prostostne stopnje pri načrtovanju pametnih lastnosti, kot je možnost vklopa in izklopa kontrasta s spreminjanjem magnetnega polja oz. kemična vezava (npr. ciljanje). NP-ji bodo prilagojeni na podlagi kvantno-mehanskih simulacij. Občutljivost in preklapljanje kontrasta bosta dokazana z MRI v celičnih kulturah. Ta zelo interdisciplinarni projekt združuje strokovno znanje s področja kvantne fizike, kemijskega in biomedicinskega inženirstva, karakterizacije materialov ter nanotoksikologije. Danes so evropski znanstveniki in podjetja že vodilni globalni akterji pri razvoju CA. CONQUER bo znatno oplodil to področje in postavil znanstvene temelje za novo tehnologijo z zagotavljanjem teoretičnih temeljev, smernic za sintezo, instrumentov za slikanje in toksikoloških referenc. Ti rezultati se bodo dejavno prenašali tudi v akademske kroge in industrijo, da bi okrepili evropsko konkurenčnost. Kombinacija doslej neizkoriščenega kvantno-mehanskega pojava in najsodobnejših tehnologij za slikanje ima potencial za ustvarjanje rešitev MI s pomembnim vplivom.
Pomen za razvoj znanosti
Opazovanje QRE v tekočinah je izjemen preboj, ki presega stanje tehnike. CONQUER je zagotovil edinstveno in celovito bazo znanja za prenos pionirskih ugotovitev v načrtovanje optimiziranih NP, da bi dosegli največjo izboljšavo kontrasta, kot predvideva teorija. Znanstveni napredek vključuje generični sintetični koncept za Bi-spojine in strategijo povezovanja ter edinstvene izkušnje pri pripravi najbolj obetavnih nosilcev na osnovi PS. Za NQRS je bila razvita nova vrsta po meri izdelanih, hitro skenirajočih in občutljivih širokopasovnih kriosondnih glav. Zdaj so na voljo zmogljivi numerični modeli za podporo naslednjemu odločilnemu koraku, tj. optimizaciji NP za velikost, pristop vode in menjalni tečaj s QN, strukturnim redom in časi kvadrupolarne relaksacije. Napovedi in eksperimentalni dokazi močno kažejo na nadaljnje raziskave, da bi spodbudili QRE k klinično uporabnemu CA. Kvantno-mehanski simulacijski programi za sprostitev Bi-1H-sistemov so bili razviti za preučevanje odvisnosti učinkovitosti QRE od konstrukcijskih parametrov, kot so frekvence kvadrupolne resonance, dinamika molekul in hitrost izmenjave molekul vode s QN. Poleg tega so bila razvita enostavna in hitro uporabna orodja za grobo napovedovanje frekvenc QRE kot tudi kvadrupolarno sprostitev v trdnih prekurzorjih. Izračuni napovedujejo teoretično povečanje relaksacije za 5-10 v primerjavi z vodo za koncentracijo 10 mMol po popolni optimizaciji NP. Izračuni DFT so pokazali odvisnost frekvenc NQR od vezanih ligandov in tudi dolgotrajne strukturne učinke, npr. subtilne spremembe veznih kotov, kar podpira fino nastavitev CA. Sintetizirana je bila družina bi-arilnih spojin z več substituenti in izdelana je bila izjemno vsestranska strategija za njihovo kovalentno vezavo na različne NP. Vse spojine smo karakterizirali glede na kristalne lastnosti in čistost. Jedrska kvadrupolna spektroskopija (NQRS) je razkrila resonančne frekvence blizu ciljnih vrednosti za klinične skenerje in pokazala pomembnost strukturnega reda Bi centrov. Sintetiziranih je bilo več zelo biokompatibilnih funkcionalnih NP na osnovi polisaharidov (PS), zlasti etil celuloze in dekstrana. Nato so bili izdelani kompozitni NP z izbranimi spojinami Bi in s polimeri prevlečeni Bi-Aril nanokristaliti. Triaril-Bi-spojine so bile tudi uspešno vezane na ciklodekstrin, s čimer so zagotovili dobro ponovljiv modelni sistem za osnovne preiskave in visoko urejene Bi-centre. Vsi NP-ji so bili celovito označeni glede na fizikalne in kemijske lastnosti, pomembne za QRE. Nazadnje so bile trdne snovi in ​​tekoče disperzije raziskane za QRE intrinzičnega oziroma topila 1H z NMR relaksometrijo s hitrim kroženjem polja (FFC). Za testiranje QRE slikanja je bil klinični 3T MRI skener opremljen z vstavkom za FFC za odmik B0 od nominalne vrednosti. Tehnični izzivi, ki vključujejo namestitev, odpravo sistemskih nepopolnosti in zasnovo zaporedja, so se lotili, da bi sistem popolnoma deloval. Zmožnost generiranja kontrasta iz disperzije sproščenosti je bila prvič dokazana pri 3T. Dejansko slikanje QRE še ni bilo mogoče zaradi še vedno nezadostnega signala iz razpoložljivih vzorcev. Patent je bil predložen Evropskemu patentnemu uradu.
Zgodovina ogledov
Priljubljeno