Methoden zur Evaluation von Zytotoxizit¨at und Struktur ... - OPUS
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140 4. Ergebnisse <strong>und</strong> Diskussion<br />
4.4 Transversale Relaxation als Indikator für Zellwachs-<br />
tum<br />
Überblick:<br />
Im Folgenden wird auf der Basis der magnetischen Kernresonanz-<br />
tomographie (magnetic resonance tomography, MRT) ein High-<br />
Throughput-Screening-Verfahren für potenzielle Wirkstoffe gegen<br />
Bakterien entwickelt. Die transversale Relaxation T2 dient dabei als<br />
charakteristischer Parameter für die Beschreibung des Zellwachs-<br />
tums, das durch wirksame Substanzen inhibiert wird. Änderungen<br />
dieses Parameters werden sowohl durch den Energie- <strong>und</strong> Ami-<br />
nosäurestoffwechsel der Erreger, als auch durch den Effekt <strong>von</strong> Wirk-<br />
stoffen hervorgerufen <strong>und</strong> basieren auf Änderungen im chemischen<br />
Austausch. Durch Kombination <strong>von</strong> MR-Spektroskopie (magnetic re-<br />
sonance spectroscopy, MRS) <strong>und</strong> -Bildgebung (magnetic resonance<br />
imaging, MRI) werden die T2-Variationen quantifiziert <strong>und</strong> interpre-<br />
tiert, wodurch eine Quantifizierung der antibiotischen Wirksamkeit<br />
möglich wird.<br />
4.4.1 Beschreibung einer Bakterienkultur mittels NMR<br />
Während der Proliferation <strong>von</strong> Mikroorganismen ändern sich sowohl die stoffliche<br />
Zusammensetzung als auch die chemischen <strong>und</strong> physikalischen Parameter der Zell-<br />
kultur. Mit der NMR-Spektroskopie steht ein gut etabliertes Verfahren <strong>zur</strong> Analy-<br />
se der Mediumzusammensetzung <strong>zur</strong> Verfügung. Durch Nährstoffverzehr <strong>und</strong> Stoff-<br />
wechselproduktion ändert sich dieses mit fortschreitendem Wachstum. Anhand hoch<br />
aufgelöster NMR-Spektren können metabolische Profile, sogenannter Fingerabdrücke<br />
(”fingerprints”) erstellt werden, wodurch eine chemotaxonomische Identifizierung<br />
<strong>und</strong> Charakterisierung <strong>von</strong> Bakterien möglich wird [120, 121]. Die Änderungen der<br />
chemischen <strong>und</strong> physikalischen Parameter wie Viskosität, pH-Wert <strong>und</strong> Ionenstärke<br />
haben einen großen Einfluss auf den chemischen Austausch <strong>und</strong> spiegeln sich vor al-<br />
lem in Änderungen der NMR-Parameter wie Diffusion, Magnetisierungstransfer <strong>und</strong><br />
Relaxationszeiten wider. Der Zusammenhang zwischen pH-Wert <strong>und</strong> Zellproliferati-<br />
on bildet unter Verwendung <strong>von</strong> pH-Indikatoren auch die Basis kolorimetrischer Zy-<br />
totoxizitäts-Assays (Abschnitt 1.2.2), womit NMR-Parameter interessante Alternativen<br />
darstellen.
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