Ein Team der Sektion Biomedizinische Bildgebung – bestehend aus den Doktoranden Josh Philipp Peters und Charbel Assaf sowie ihren Betreuern Prof. Jan-Bernd Hövener und PD Dr. habil. Andrey Pravdivtsev – hat ein Gerät entwickeln, das neue Maßstäbe in der magnetischen Resonanzforschung setzt. Gefördert wurde das Projekt ROCKET-400 im Rahmen eines Validierungsfonds der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU). Das hiesige FabLab Kiel war von der Konzeptphase bis hin zur Entwicklung eines funktionsfähigen Prototyps mit an Bord.
ROCKET-400 ist ein elektro-mechanisches Messsystem, das teilweise im 3D-Druckverfahren gefertigt wurde. Es ermöglicht automatisierte, schnelle und hochreproduzierbare Magnetresonanzmessungen – mit einer Empfindlichkeit bis in den Nanotesla-Bereich. Dies eröffnet völlig neue Möglichkeiten für die Untersuchung molekularer Spin-Systeme in Magnetfeldern über einen Bereich von mehr als zehn Größenordnungen – von Nanotesla bis hin zu 10 Tesla.
Ein zentrales Anwendungsgebiet ist die Untersuchung der quantenmechanischen Magnetisierung, insbesondere die Hyperpolarisation gelöster Moleküle mittels Para-Wasserstoff – eine Technologie mit großem Potenzial für die Entwicklung neuer MRT-Kontrastmittel für den präklinischen und klinischen Einsatz.
Derzeit wird ROCKET-400 auf Bruker-kompatiblen NMR-Spektrometern eingesetzt. Das Herzstück des Systems ist ein neuartiger Probentransfermechanismus in Kombination mit einer vollautomatisierten Gasflusssteuerung. Dieses Setup erlaubt erstmals die Untersuchung von Molekülbewegungen auf bisher unerreichbaren Zeitskalen – ein bedeutender Schritt in Richtung besserem Verständnis dynamischer Prozesse auf molekularer Ebene.
Die Entwicklung von ROCKET-400 wäre ohne die enge interdisziplinäre Zusammenarbeit und die Unterstützung durch das FabLab Kiel nicht möglich gewesen. Hier konnten wir Prototypen schnell realisieren und mechanische sowie elektronische Komponenten gezielt weiterentwickeln.
ROCKET-400 - CAU validation fund enables progress in molecular imaging
A team from the Section Biomedical Imaging - consisting of doctoral students Josh Philipp Peters and Charbel Assaf and their supervisors Prof. Jan-Bernd Hövener and PD Dr. habil. Andrey Pravdivtsev - has developed a device that sets new standards in magnetic resonance research. The ROCKET-400 project was funded as part of a validation fund from the Christian-Albrechts-University of Kiel (CAU). The FabLab Kiel was involved from the concept phase to the development of a fully functional prototype.
ROCKET-400 is an electro-mechanical measurement system, partially manufactured using 3D printing technology. It enables automated, fast, and highly reproducible magnetic resonance measurements – with sensitivity down to the nanotesla range. This opens entirely new possibilities for investigating molecular spin systems in magnetic fields across more than ten orders of magnitude – from nanotesla up to 10 tesla.
A key application area is the study of quantum mechanical magnetization, particularly the hyperpolarization of dissolved molecules using para-hydrogen – a technology with great potential for developing new MRI contrast agents for preclinical and clinical use.
Currently, ROCKET-400 is being used on Bruker-compatible NMR spectrometers. At the core of the system is an innovative sample transfer mechanism combined with fully automated gas flow control. This setup allows, for the first time, the investigation of molecular motions on previously unreachable time scales – a significant step toward better understanding dynamic processes at the molecular level.
The development of ROCKET-400 would not have been possible without the close interdisciplinary collaboration and support from FabLab Kiel. Here, we were able to quickly realize prototypes and systematically refine both mechanical and electronic components.