Applications of para-hydrogen induced polarization
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Diese Promotionsarbeit befasst sich mit Anwendungen von Parawasserstoff Induzierter Hyperpolarisation (PHIP) zur Signalverst"arkung der Kernspinresonanz Spektroskopie (NMR-Spektroskopie) in L"osung. Parawasserstoff ist molekularer Wasserstoff im Kernspin Singulett-Zustand. PHIP ist eine chemische Methode zur Herstellung von Kernspin-Hyperpolarisation durch "Ubertragung der Spinordnung von angereichertem Parawasserstoff auf Kernspins in einem Molek"ul. Dies kann durch eine die Spinordnung erhaltende paarweise Hydrierung einer unges"attigten kovalenten Bindung mit angereichertem Parawasserstoff geschehen (hydrogenative PHIP), oder durch "Ubertragung der Spinordnung "uber Kernspin-Kopplungen innerhalb eines kurzlebigen Komplexes, an den sowohl Parawasserstoff als auch das zu polarisierende Substratmolek"ul vor"ubergehend gebunden werden (non-hydroge-native PHIP, Signal Amplification By Reversible Exchange (SABRE)). Da mittels PHIP Kernspinpolarisationen der Ordnung $mathcal{O}sim 10^{-1}-1$ erreicht werden k"onnen, birgt die Methode im Vergleich zur NMR Spektroskopie mit thermischer Polarisation ($mathcal{O}sim 10^{-5}$) ein Signalverst"arkungspotenzial von 4-5 Gr"oss{}enordnungen. Die Problemstellung dieser Arbeit liegt darin, dass jede Art von Kernspin-Hyperpolarisation in L"osung innerhalb von Sekunden bis Minuten mittels Spin-Gitter-Relaxation zerf"allt, was f"ur technische und medizinische Anwendungen ein gross{}es Problem darstsellt. In drei Unterprojekten wurde daran gearbeitet diese zeitliche Limitierung entweder durch kontinuierliche re-polarisation oder durch Ausnutzung eines langlebigen Kernspin-Singulett-zustandes im Molek"ul zu umgehen. Der Kernspin-Singulettzustand wurde auf Fumars"aure Dinatriumsalz gel"ost in Wasser hergestellt, welches biokompatibel und damit interessant f"ur eine zuk"unftige Anwendung als hyperpolarisiertes MRT (Magnetresonanztomographie) Kontrastmittel ist. Hierbei kann die im Singulett-Zustand gespeicherte Hyperpolarisation durch Verstoffwechselung in detektierbare starke Kernspin-Magnetisie-rung konvertiert werden. Kontinuierliche re-polarisation mittels SABRE wurde als Magnetisierungsquelle f"ur Langzeitmessungen mit Null- bis Ultraniedrigfeld (ZULF) NMR Spektroskopie angewendet.