Zyklotron

Neue Perspektiven für Grundlagenforschung

Teilchenbeschleuniger zur Herstellung radioaktiver Isotope in der Kernchemie an der JGU dient Entwicklung neuer Radiopharmaka in der Medizin.

Zyklotron (PETtrace 700S)

Das installierte Zyklotron (PETtrace 700S) mit geschlossenem Strahlungsschild. | Stefan F. Sämmer/JGU

Ein neuer Teilchenbeschleuniger ergänzt die Forschungslandschaft an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) und steht zudem für klinische Anwendungen in der Medizin zur Verfügung. Das Zyklotron wurde bereits im Dezember 2015 in ein unterirdisches Gebäude des Instituts für Kernchemie auf dem Gutenberg-Campus eingebracht und ist am Dienstag offiziell in Betrieb genommen worden. Hier werden kurzlebige Isotope erzeugt, die insbesondere für die Grundlagenforschung, aber auch für die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) benötigt werden. Die Kosten für das Großforschungsgerät von rund einer Million Euro haben die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) und die Forschungsinitiative Rheinland-Pfalz getragen.

Neuer Gebäuudekomplex

Bei dem Zyklotron auf dem Gutenberg-Campus handelt es sich um einen kreisförmigen Teilchenbeschleuniger, der eine Grundfläche von etwa 7,5 Quadratmetern einnimmt und eine Höhe von zwei Metern aufweist. Das 50 Tonnen schwere Gerät wurde im Dezember 2015 mithilfe eines Krans durch eine Öffnung in der Decke von oben in den unterirdischen Bau eingebracht. Dieser neue Gebäudekomplex, den die JGU für rund 1,2 Millionen Euro errichtet hat, umfasst neben dem Raum für das Zyklotron weitere Räume für die Technik, die Steuerung und Kontrolle sowie eine Schleuse. Das Gebäude ist direkt an den Erweiterungsbau Kernchemie mit allen sicherheitsrelevanten Vorrichtungen angeschlossen.

C-11 markierte Radiopharmaka in Mainz produzieren

Durch die Beschleunigung von Protonen auf eine Energie von 9,6 Megaelektronenvolt (MeV) können in der Anlage die beiden radioaktiven Elemente Fluor-18 und Kohlenstoff-11 hergestellt werden, die hauptsächlich Forschungsarbeiten in der Chemie und Pharmazie dienen, aber auch in der medizinischen Diagnostik zur Bildgebung mittels PET benötigt werden. F-18 und C-11 haben eine kurze Halbwertszeit von zwei Stunden bzw. 20 Minuten und müssen daher in der Nähe des Verwendungsortes erzeugt werden, um in ausreichender Menge zur Verfügung zu stehen. Mit dem neuen Zyklotron ist es jetzt möglich, C-11 markierte Radiopharmaka direkt in Mainz zu produzieren.

Alternative Radiopharmaka im Blick

„Das Zyklotron stärkt die bereits vorhandene Infrastruktur und bietet uns mit der eigenen Herstellung von radioaktiven Nukliden neue Möglichkeiten in der Erforschung alternativer Radiopharmaka“, betont Prof. Dr. Frank Rösch vom Institut für Kernchemie. „Es erleichtert deutlich die Entwicklung neuer Radiopharmaka, ihre präklinische Beurteilung und in Zusammenarbeit mit der Klinik und Poliklinik für Nuklearmedizin der Universitätsmedizin Mainz die potenzielle Anwendungen am Menschen.“ Weitere Nutzungen sind im Rahmen interdisziplinärer Kooperationen vorgesehen, bei denen die Bereiche Kernchemie, Pharmazie, organische Chemie und Nuklearmedizin auf dem Gebiet der Entwicklung und Evaluierung von neuen PET-Radiopharmaka auch mit externen Einrichtungen wie beispielsweise der Klinik und Poliklinik für Psychiatrie der RWTH Aachen und dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz kooperieren. (idw, red)