Erwin-Schrödinger-Preis 2021: Zwei Forscher der TU Darmstadt ausgezeichnet

Unter den zwölf Ausgezeichneten sind mit Professor Gerd Buntkowsky und seinem ehemaligen wissenschaftlichen Mitarbeiter Stephan Knecht vom Fachbereich Chemie gleich zwei Wissenschaftler der TU Darmstadt vertreten. Die Arbeitsgruppe „Physikalische Chemie der kondensierten Materie“ von Professor Buntkowsky forscht seit langem an der Weiterentwicklung der Magnetresonanztomografie, auch im Verbund mit der RMU.

„Eine der größten Herausforderungen der Kernmagnetischen Resonanz (NMR und MRT) ist ihre vergleichsweise geringe Signalempfindlichkeit. Zur Lösung dieses Problems beschäftigt sich mein Arbeitskreis an der TU Darmstadt mit der Entwicklung und Anwendung von Methoden zur Signalverstärkung, um damit ihr Anwendungsspektrum in Chemischer Analytik und klinischer Diagnostik zu erweitern.“, sagt Gerd Buntkowsky, Professor für Physikalische Chemie. „Durch die kombinierte Expertise der Forschenden aus Chemie, Physik, Biochemie und Medizin ist uns nun ein bedeutender Schritt zu ihrer Verbesserung gelungen, der zum Beispiel zukünftig eine direkte Beobachtung der Wirksamkeit einer Tumortherapie über den Tumorstoffwechsel im MRT ermöglichen kann.“

Die Kernspinresonanz gehört zu einer Standardmethode der Analytik, um die Struktur und Dynamik von Materialien und lebenden Objekten zu ermitteln. Inklusive der Kernspintomographie wird die Methode unter anderem in der Chemie, der Biochemie und der Medizin eingesetzt. Bei beiden Verfahren eignen sich Flüssigkeiten besonders gut als Kontrastmittel für die Untersuchung. Allerdings stoßen die bisherigen Methoden an ihre Grenzen: Die Wechselwirkung von Kernspins mit ihrer Umgebung ist sehr schwach und die Methoden weisen daher eine geringe Empfindlichkeit auf. Hier setzt die Neuentwicklung an: Zur Überwindung dieser Einschränkung haben die Forschenden eine Reihe von sogenannten „Hyperpolarisierungstechniken“ entwickelt. Dabei handelt es sich um chemische und physikalische Verfahren, mit denen Atome und Moleküle so präpariert werden können, dass ihre Magnetresonanzsignale um einen Faktor von etwa einer Million verstärkt werden und dies auch noch kostengünstig.

Hyperpolarisationstechniken sind sehr aufwendig und können zurzeit nur in wenigen Kliniken weltweit eingesetzt werden. Möglich wurde dieses Projekt erst durch die Kooperation des Teams aus Chemikern, Physikern, Ingenieuren, Biologen und Mitarbeitern aus der klinischen Praxis. Das Team setzt sich zusammen aus Expertinnen und Experten aus Deutschland, England, Italien, und den USA, beteiligt sind neben der TU Darmstadt das GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, das Helmholtz Institut Mainz, die Johannes-Gutenberg Universität Mainz, die Technische Universität Kaiserslautern, die Universität Southampton und die Universität Turin.

Erwin-Schrödinger-Preis

Mit dem Erwin-Schrödinger-Preis würdigen die Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren und der Stifterverband für die Deutsche Wissenschaft gemeinsam herausragende wissenschaftliche Leistungen. Die Auszeichnung soll in besonderer Weise die interdisziplinäre Forschung honorieren, die in Grenzgebieten zwischen verschiedenen Fächern der Medizin, Natur- und Ingenieurwissenschaften erzielt worden sind und an denen Vertreter mindestens zweier Fachrichtungen mitgewirkt haben.

Helmholtz-Gemeinschaft/cst