Debreceni kutatók eredményei a képalkotó diagnosztikában

A fiatal szakember nem is sejthette, amikor 1958-ban a szinte csak beavatottaknak ismerős ritkaföldfémeket kezdte kutatni az MTA Debreceni Atommagkutató Intézetében, hogy néhány évtized múlva egy teljesen új képalkotó módszer tökéletesítésére lesznek jók kutatási eredményei.

Egy másik fiatal vegyész a Kossuth Lajos Tudományegyetemen viszont már tisztában lehetett vele, hogy mire lesznek használhatók ezen fémek komplex vegyületei.

Brücher Ernő volt az a kémikus, akinek az az első látásra hálátlan feladat jutott, hogy a periódusos rendszerben csak "lábjegyzetként" részletezett lantanoidák kémiáját kutassa. Tóth Imre viszont már annak a tudatában vághatott bele, majd végezhette - előbb tudományos diákköri, majd mindennapi - kutatómunkáját a nyolcvanas években, hogy a ritkaföldfémcsoport egyik eleme, a gadolínium alkalmas lehet a mágneseses magrezonancia elvén működő képalkotó módszer (MRI) kontrasztanyagának.

Ma mindketten a Debreceni Egyetem Természettudományi Karának szervetlen és analitikai kémiai tanszékén végzik munkájukat. Egyetemi professzorok, akik élő példaként tanúsíthatják, hogyan mennek át az alapkutatás eredményei a mindannyiunk egészségét szolgáló módszerek kidolgozásába.

Az MRI előnyei

Magáról az MRI képalkotó módszerről annyit kell tudnunk, hogy erős mágneses térben a (szervezetünk szöveteiben is megtalálható) hidrogén atommagok, azaz a protonok gerjeszthetők, és ezáltal azok mágneses rezonanciajelet bocsátanak ki. Ennek a jelnek a segítségével háromdimenziós képet kaphatunk - a test szöveteinek hidrogéntartalmán keresztül - annak szerkezetéről. (A mágneses teret az abszolút nulla fok közelében működő szupravezető tekercsekkel tartják fenn, ami persze jócskán megdrágítja az eljárást.)

Ennek a képalkotó módszernek nagyon nagy előnye a korábbiakkal - röntgen-, gamma-, pozitronsugárzáson alapuló vizsgálatokkal - szemben, hogy egyáltalán nem károsítja a szervezetet. Ugyanis bármennyire csekély mértékűek is az említett egyéb képalkotó módszerek alkalmazásakor fellépő sugárhatások, azok összegződnek, aminek pedig van némi kockázata. További előny, hogy nem szükséges hozzá az igen drága gyorsító berendezés, amelyben például a PET (pozitron emissziós tomográf) készülékhez szükséges izotópokat előállítják.

Az MRI diagnosztikát az teszi lehetővé, hogy más mágneses rezonancia képet mutat a rákos és mást az egészséges szövet. Mivel azonban az emberi test tömegének nagyjából 70 százalékát a két hidrogén- és egy oxigénatomból álló víz adja, annak a protonjai zavarják a képet. Ezért kontrasztanyagokat kell alkalmazni, amelyek tisztábbá, élesebbé, tehát kontrasztosabbá teszik a látványt azzal, hogy kiszűrik a képalkotáshoz felesleges hidrogénatomok jelének zavaró hatását.

Sok kísérlet és mérés eredménye

Számos kontrasztanyagot kipróbáltak, és kiderült, hogy közülük a leghatékonyabb a gadolínium ion. Igen ám, de ennek a fémnek az ionjai igen mérgezőek az emberi szervezetre. Meg kellett találni a módját annak, hogyan lehet úgy ártalmatlanná tenni, hogy ennek ellenére betölthesse a kívánt kontrasztanyag-funkciót is. Itt jött a képbe a debreceni kutatócsoport tudása, amelyet a komplex vegyületek előállítása és kutatása területén szerzett.

A gadolínium - más fémekhez hasonlóan - képes rá, hogy bizonyos szerves anyagokkal koordinatív kötésű vegyületeket, kelátokat alkosson. Erre alkalmas anyagok az etilén-diamin tetraacetát (EDTA) és származékai. Ezek a molekulák szinte beburkolják a gadolíniumiont, amely így a külső környezetére nézve elveszti mérgező hatását, ugyanakkor megőrzi azokat a tulajdonságokat, amelyek jó kontrasztanyaggá teszik.

Mindez természetesen sok kísérlet és mérés eredménye, hiszen egyáltalán nem mindegy, hogy milyen tulajdonságokkal bír a létrehozott komplex vegyület. Annyira stabilnak és lassan elbomlónak kell lennie, hogy a képalkotó eljárás közben - amíg a szervezetben tartózkodik - ne tudjon belőle kiszabadulni a fémion, hiszen akkor az mérgezést okozhatna.

Az sem lényegtelen, hogy milyen gyorsan lehet ezeket a komplex vegyületeket előállítani. Ha például radioaktív izotópot akarnak ilyen vegyületbe csomagolni, hogy ne csak diagnosztizáljanak, hanem azonnal gyógyítsanak is vele, az izotóp lebomlási idejével kell versenyre szállni.

Ez egyébként egészen új ága a gyógyításnak. A diagnózist és terápiát egyesítő módszert teragnosztikának nevezik. Ehhez speciális fémkomplexek szükségesek, amelyek készítését, vizsgálatát szintén a két professzor és kiváló fiatal munkatársaikból álló ritkaföldfém-kutató csoportja végzi.

(MTI-Press)