Genaue Messung der Ein- und Auslagerung von Kalzium in Knochen möglich
Wissenschaftler der Johannes Gutenberg-Universität Mainz haben in den letzten Jahren ein Verfahren entwickelt, mit dem die Ein- und Auslagerung von Kalzium in die Knochen sowie Einflüsse auf den Kalziumaustausch genauestens verfolgt werden können. Im Vergleich zu anderen Verfahren hat die Mainzer Methode den Vorteil, dass nur eine kleine, kompakte Apparatur benötigt wird.
Zwar ist eine zuverlässige Messung der Knochendichte bereits seit mehr als 20 Jahren möglich. Eine Methode, die eine Änderung im Knochenaufbau umgehend und nicht erst nach einigen Wochen zuverlässig anzeigen würde, existierte jedoch bislang nicht. Damit könnte beispielsweise eine erfolgreiche Beeinflussung der Knochendichte durch Ernährung oder Medikamente dokumentiert werden. Dies leistet das neue am Institut für Physik in Zusammenarbeit mit dem Institut für Kernchemie entwickelte Verfahren. Es nutzt dabei das im natürlichen Kalzium vorkommende langlebige Radionuklid 41Ca.
Weil es selten vorkommt und weil es nur sehr langsam zerfällt, eignet sich 41Ca hervorragend als Substanz, um die Einlagerung und die Auslagerung von Kalzium in die Knochen über einen Zeitraum von mehreren hundert Tagen verfolgen zu können. "Mit der von uns entwickelten Methode können wir genau messen, ob Kalzium im Knochen eingebaut bzw. überproportional abgebaut wird", erläutert Dr. Klaus Wendt vom Institut für Physik.
Für die Untersuchungen wird 41Ca künstlich durch Neutronenbeschuss von 40Ca erzeugt und den Testpersonen in kleinsten Mengen verabreicht. Anhand der Kalzium-Ausscheidungen über den Urin wird dann festgestellt, wie viel 41Ca schnell ausgespült und wie viel längerfristig eingelagert wird. Nach einer schnellen "Ausspülungsphase" der ersten 100 bis 200 Tage sind dann über den 41Ca-Nachweis umfangreiche Untersuchungen möglich, die den Einfluss von unterschiedlicher Ernährung, wie zum Beispiel salzarm und salzreich, oder Arzneimittelgaben auf den Kalzium-Austausch ermitteln. Die Kalzium-Messungen erfolgen mit der hochauflösenden Resonanzionisations-Massenspektrometrie (RIMS), einer Kombination aus Laserspektroskopie und Massenspektrometrie. Dabei verwenden die Mainzer Physiker drei Diodenlaser zur Anregung und Ionisation des zu untersuchenden Kalziumisotops, und ein kleines, kommerziell erhältliches Massenspektrometer zur Mengenbestimmung.
"Wir haben jetzt die Methode so weit entwickelt, dass wir bei den Kalzium-Messungen mit diesem Verfahren im weltweiten Vergleich einmalige Resultate erzielen", erläutert Wendt. Eine andere Methode, die Beschleunigermassenspektrometrie (AMS), liefert zwar ebenfalls gute Messergebnisse, die Apparatur ist jedoch viel aufwändiger als die RIMS-Anlage. Außerdem können mit dem Mainzer Verfahren auch kleine Probenmengen untersucht werden.
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