Met behulp van de Hyper-CEST NMR-techniek is het team onder leiding van Leif Schröder van het Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP) en het Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ) erin geslaagd om twee voorheen weinig onderzochte varianten van een type transportcontainer uit de klas te onthullen van metaal-organische veelvlakken (MOP's). De onderzoekers willen deze kennis gebruiken om een ​​nieuw type contrastmiddel te ontwikkelen in MR-beeldvorming (magnetische resonantie).

Het concept van een modulair bouwsysteem blijkt in veel toepassingen nuttig voor het samenstellen van complexe structuren voor specifieke functies uit afzonderlijke, herhaalde subeenheden. In de scheikunde kan het principe worden gebruikt om een ​​zelfassemblerend netwerk te construeren uit kleinere moleculaire eenheden dat fungeert als een transportcontainer van een bepaalde grootte. Er kunnen bijvoorbeeld verschillende metaalionen worden gekoppeld aan organische moleculen. Deze MOP's (metaal-organische veelvlakken) worden bijvoorbeeld gebruikt om broeikasgassen op te vangen of om de weg vrij te maken voor effectievere chemotherapeutische middelen door ze te laden met bepaalde medicijnen, die ze vervolgens in de tumor afgeven. Verschillende aspecten van het gedrag van deze structuren zijn nog niet voldoende onderzocht. Dit komt deels omdat er niet altijd geschikte technieken beschikbaar zijn om het laden en lossen van deze MOP's op moleculair niveau te observeren - vaak kunnen er geen verschillen worden gemeten tussen de lege en geladen varianten voor zowel de container als de inhoud ervan.

In samenwerking met een team van de Universiteit van Oulu in Finland heeft de onderzoeksgroep van Leif Schröder nu MOP's onderzocht die spontaan in oplossing assembleren uit ijzerionen en een organische verbinding om tetraëders te vormen. Daarbij kunnen de organische stutten anders aan de ijzeren "knopen" worden bevestigd. Dit beïnvloedt in wezen de eigenschappen van MOP's, zoals hun vermogen om tumorcellen te doden. In het geval van de onderzochte MOP werd echter eerder gedacht dat slechts één van de drie theoretisch voorspelde varianten bestond. De andere twee varianten werden als te onstabiel beschouwd omdat er geen analytische methoden waren om ze te detecteren. Met behulp van een nieuwe methode van magnetische resonantie (hyper-CEST NMR) is het teamlid van Schröder, Jabadurai Jayapaul, er nu in geslaagd aan te tonen dat deze voorheen onbekende varianten wel degelijk bestaan.

De collega's uit Finland konden de signalen van deze "verborgen" MOP's met theoretische berekeningen bevestigen. Hoewel ze slechts in zeer kleine proporties voorkomen, toonden de metingen aan dat het veranderen van de bevestiging van stutten dramatische veranderingen veroorzaakt in het laden en lossen van containers. Om het proces te versnellen, kunnen bepaalde subtypes van containers worden geselecteerd. De onderzoekers gebruiken deze kennis nu om een ​​nieuw type contrastmiddel te ontwikkelen in MR-beeldvorming waarbij het laden van de container het MRI-signaal beïnvloedt. Maar observaties laten ook zien dat er meer potentieel is voor nieuwe inzichten om dragers van geneesmiddelen verder te optimaliseren. Met andere woorden, de eerste indruk die van deze structuren wordt opgedaan, is misschien niet altijd de juiste. Een aanzienlijk deel van hun aard kan verborgen blijven totdat we ze kunnen detecteren met veel gevoeligere methoden. + Verder verkennen

Routekaart voor het vinden van nieuwe functionele poreuze materialen