A ritkaföldfémek hasznosítása

A Debreceni Egyetem két professzora dolgozta ki az MRI (Magnetic Resonance Imaging magyarul: mágneses rezonancia képalkotás) vizsgálatokhoz szükséges ritkaföldfém biztonságos használatát.
MRI felvétel egy hátgerincről Fotó: dreamstime
Brücher Ernő volt az a kémikus, akinek az 1960-as évek elején, első látásra az a hálátlan feladat jutott, hogy a periódusos rendszerben csak „lábjegyzetként” részletezett lantanoidák kémiáját kutassa.
Az 1980-as években Tóth Imre viszont már annak a tudatában végezhette tudományos kutatómunkáját, hogy a gadolinium nevű ritkaföldfém alkalmas kontrasztanyag lehet az MRI vizsgálatokhoz. A kutatóknak biztonságossá kellett tenni használatát, ugyanis a gadolinium egy mérgező földfém.
Az MRI módszer alkalmazása során, erős mágneses térben a 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.)
Ennek a képalkotó módszernek nagyon nagy előnye a röntgen-, gamma-, pozitronsugárzáson alapuló vizsgálatokkal szemben, hogy egyáltalán nem károsítja a szervezetet. A fenti képalkotó módszerek alkalmazásakor fellépő, bár csekély mértékű, sugárhatások összegződnek – ennek van némi kockázata.
További előny, hogy nem kell hozzá gyorsító berendezés, amelyben például a PET (pozitron emissziós tomográf) készülékhez szükséges izotópokat előállítják.
Az MRI diagnosztika során más mágneses rezonancia kép mutatkozik a rákos és más az egészséges szövetről. 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.
Számos kontrasztanyagot kipróbáltak, és kiderült, hogy közülük a leghatékonyabb a gadolinium ion. Mivel ez mérgező az emberi szervezetre, meg kellett találni a módját annak, hogyan lehet úgy ártalmatlanná tenni, hogy mégis betölthesse a kívánt kontrasztanyag-funkciót is.
Itt volt szükség a debreceni kutatócsoport tudására, melyet a komplex vegyületek előállítása és kutatása területén szerzett.
A gadolinium – 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 gadolinium iont, 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 a létrehozott komplex vegyületnek annyira stabilnak és lassan elbomlónak kell lennie, hogy a képalkotó eljárás közben – amíg a szervezetben tartózkodik – ne tudjon belőle kiszabadulni a fémion, hiszen akkor 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.
A diagnózist és terápiát egyesítő új módszert teragnosztikának nevezik. Ehhez speciális fémkomplexek szükségesek, amelyek készítését, vizsgálatát szintén a két professzor és munkatársaiból álló ritkaföldfém-kutató csoport végzi.
Forrás: MTI/ pgf krp
A ritkaföldfémekről olvashatnak cikket a magazin 2011. júniusi lapszámában, Titkos (kínai) adalékok (szinte) bármiben címmel.