Magnetresonanz: KIT entwickelt Tischgeräte für Materialforschung und Diagnostik

Eine Technologie für kompakte Hochleistungsmagnetresonanz entwickeln Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) gemeinsam mit den Universitäten Kaiserslautern, Konstanz und Stuttgart. Profitieren könnten davon die Chemieindustrie und Pharmaforschung, aber auch Arztpraxen und Grenzkontrollstellen.

Messmethoden, die auf dem Effekt der Magnetresonanz basieren, zählen zu den wichtigen Analyseinstrumenten in Forschung und Diagnostik. Magnetresonanzspektroskopie und -tomographie (MRT) erlauben einen detaillierten Blick auf Struktur und Funktion von Materialien und Geweben. Für chemische, biologische oder materialwissenschaftliche Charakterisierungen sind sie deshalb die grundlegenden Techniken. Einem flächendeckenden Einsatz stehen aber eine geringe Empfindlichkeit und ein verhältnismäßig hoher Spezialisierungsgrad gegenüber.

Das will der Sonderforschungsbereich „Kompakte Hochleistungs-Magnetresonanzsysteme – HyPERiON“ (High Performance Compact Magnetic Resonance) ändern. Er hinterfragt konventionelle Konzepte entlang der gesamten Signalverarbeitungskette, um Empfindlichkeit, Belastbarkeit und Anwendbarkeit der Magnetresonanz gleichermaßen zu verbessern.

Magnetresonanzsysteme von der Größe eines Eimers

Das Team um SFB-Sprecher Jan G. Korvink vom Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT) des KIT möchte das Volumen von Hochleistungsmagnetresonanzsystemen um den Faktor 200 und mehr verkleinern. Am liebsten von 2 m³ auf die Größe eines herkömmlichen Eimers mit 10 l Fassungsvermögen.

Der Vorteil: Solch ein Kleingerät ließe sich in der Pharmaforschung wie in der Chemieindustrie, in Arztpraxen und an Grenzkontrollstellen installieren. Die Technologie wäre universell nutzbar. „Letztendlich geht es um die Erforschung neuer und aufregender Anwendungen im Bereich der Chemie, der Biologie bis hin zum Bereich chemischer Verfahrenstechnik“, formuliert es Korvink.

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Magnetresonanz durch Verkleinerung der Abmessungen auch für kleinere Budgets nutzbar

Zunächst einmal geht es im Sonderforschungsbereich darum, die an der Magnetresonanztechnik beteiligten Komponenten zu miniaturisieren. Dabei handelt es sich um supraleitende Magnete, Kühlsysteme, Hochgeschwindigkeitselektronik, Magnetresonanzsensoren, Geräte für ultraschnelle Datenübertragung sowie Geräte zur Hyperpolarisation des Kernspins von Materialien und biologischen Proben.

„Die Integration all dieser Technologien in eine moderne, tragbare Plattform wird dazu führen, dass wir Anwendungen von gesellschaftlicher Relevanz vorantreiben können, etwa in der Diagnostik von Krankheiten, beim Einsatz von medizinischen Implantaten oder bei der Entdeckung von Medikamenten“, erklärt SFB-Sprecher Korvink. Das Team hofft, so die Magnetresonanz auch für kleinere Budgets verfügbar machen und die Entwicklungen in Chemie und Materialwissenschaften vorantreiben zu können.

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert den interdisziplinären Verbund ab dem 1. Juli 2022 über vier Jahre mit mehr als 10,6 Mio. €.

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