Funkcionalizált makromolekulák fémkomplexeinek termodinamikai és szerkezeti vizsgálata

Abstract

Napjainkban az orvos diagnosztika nagyléptékben halad előre, hogy lehetővé tehesse a betegségek és azok okainak felkutatását, ezáltal segítve a gyógyítást. Az MRI (Magnetic Resonance Imaging) avagy mágneses magrezonancia képalkotás, amely során röntgensugár használata nélkül mágneses térben rádióhullámok segítségével, a szervezet protontartalmával összefüggően történik a képalkotás. Elsősorban a lágyrészekről alkot háromdimenziós képet. Főként agyi, gerinc, végtagi lágyrész és hasi-kismedencei elváltozásoknál alkalmazzák. Alapja az, hogy a páratlan számú atomoknak mágneses momentumuk van, ezáltal mágnesességük megnyilvánul kifelé is. A legegyszerűbb példa a hidrogén, mely páratlan nukleon számú atom és a legerősebb mágneses momentummal rendelkezik. Az emberi test legnagyobb részben vizet tartalmaz: az agy 78%-a, a vér 86%-a, a szív 77%-a, a máj 84%-a, az izmok 70%-a víz. A külső mágneses tér hatására a rendezetlenül pergő hidrogén dipólusok az elemi mágnesek paralell és antiparalell irányba rendeződnek. A jelek majdnem teljes egészében semlegesítik egymást, kivétel néhány, amellyel több áll paralell irányba. 0,5 T térerőnél 37° C-on 2 millió protonból ez mindössze 4-et jelent. Ez a kicsi eltérés mérhető, amely az MR képalkotás alapjául szolgál.1 A vizsgált szerv és környezete közötti jelintenzitás gyakran hasonló, ilyen esetekben a kontraszt fokozására kontrasztanyagot használnak. A radiológiában a kontraszt a kép legsötétebb és a legvilágosabb közötti különbség. Bizonyos vizsgálatok csak kontrasztanyaggal végezhetőek, míg némelyik natív, azaz kontrasztanyag nélküli. A kontrasztanyagok olyan vegyületek, amelyek a szervezetbe jutva a vizsgált szövetnél intenzívebben vagy gyengébben lépnek reagálnak a vizsgálati módszerre. Az MR kontrasztanyagokat 3 csoportba sorolják: diamágneses, paramágneses és szuperparamágnes. A paramágneses anyagok a T1 relaxációs időt rövidítik, a szuperparamágneses anyagok ellenben a T2 relaxációs időt rövidítik. A paramágneses anyagok közé a mangán- és gadolíniumtartalmú készítmények tartoznak, melyek a külső mágneses tér hatását erősítik.2 A projektmunkám során a paramágneses Mn2+-iont vizsgáltuk, a célkitűzésünk egy olyan mangán-poliakrilsav komplex előállítása és vizsgálata volt, amely alkalmas lehetne MRI-s vizsgálatok kontrasztanyagaként, a napjainkban használatos globálisan környezetszennyező gadolíniumtartalmú készítmények helyére. A szakdolgozatom során szintén poliakrilsavval (PAA) próbálunk fémkomplexeket előállítani Cu2+ és Zn2+ felhasználásával, hogy a poliakrilsav komplexképző sajátságait megismerjük és megállapítsuk, hogy alkalmas-e nagy spinszámú fémionokat erősen megkötni. Ezen komplexek felhasználhatóak lehetnének az MR vizsgálatokhoz kontrasztanyagként. A potenciális komplexek protonálódási folyamatait és lehetséges megkötődésüket oldategyenúlyi módszerekkel tanulmányozzuk, majd a kialakult Cu-PAA komplexet spektrofotometriás a Zn-PAA kompexet pedig NMR mérésekkel vizsgáljuk meg.