Magnetische resonantiebeeldvorming (MRI) is naar voren gekomen als een van de krachtigste klinische beeldvormingshulpmiddelen vanwege de uitstekende ruimtelijke resolutie en het contrast van zacht weefsel, vooral bij gebruik van contrastmiddelen. In de Europees tijdschrift voor anorganische chemie , wetenschappers hebben een nieuw soort contrastmiddel voor nanodeeltjes gepresenteerd dat twee klassen contrastmiddel combineert - ijzeroxide en zeldzame aardmetaalionen - in één chemische verbinding. Deze zeldzame aarde-orthoferrieten werden verkregen in een sol-gelproces gevolgd door autoverbranding.

Tijdens een MRI-scan wordt de patiënt wordt in een "buis" geduwd waarin zich een sterk magnetisch veld bevindt. Dit stuurt de kernspin van de waterstofatomen in de watermoleculen in de weefsels van de patiënt. Wanneer een wisselend magnetisch veld wordt gesuperponeerd, het "duwt" sommige van de spins uit de gewenste richting zodat ze synchroon "spinnen". Zodra het wisselveld is uitgeschakeld, de spins keren terug naar hun voorkeursoriëntatie en verliezen hun synchroniciteit. De tijd die nodig is voor deze twee processen, aangeduid als T1- en T2-relaxatietijden, afzonderlijk kan worden waargenomen. Deze tijden zijn afhankelijk van de omgeving van de spin, differentiatie mogelijk maken tussen weefsels met verschillende eigenschappen, zoals tumoren.

Het contrast tussen normale en zieke weefsels kan drastisch worden verbeterd door het gebruik van contrastmiddelen, die het magnetische veld beïnvloeden. Paramagnetische verbindingen van zeldzame aardmetalen zoals gadolinium (Gd) verkorten de T1-ontspanningstijden; terwijl superparamagnetische op ijzeroxide gebaseerde nanodeeltjes fungeren als T2-verkortingsmiddelen. Er is een sterke interesse in de ontwikkeling van nieuwe contrastmiddelen op basis van nanodeeltjes met verbeterde T1-T2 bimodale relaxatie-eigenschappen. Kern-schildeeltjes en ijzeroxide-nanodeeltjes met ingebedde Gd2O3-clusters zijn dergelijke middelen.

Nanodeeltjes gemaakt van ijzer- en zeldzame aardmetaalionen die onderling verbonden zijn tot enkele chemische verbindingen, bekend als zeldzame aarde-orthoferrieten, een kansrijk alternatief bieden. Toch is de synthese van de specifieke orthoferrietfasen zeer uitdagend, aangezien ongewenste fasen met verschillende samenstellingen naast elkaar kunnen bestaan. Wetenschappers van de universiteiten van Aveiro en van Coimbra (Portugal), en van de CNRS, Université Bordeaux (Pessac, Frankrijk) hebben nu een nieuwe benadering ontwikkeld voor het bereiden van monofasische orthoferrieten met nanogrootte LnFeO3 (Ln =europium, terbium, en gadolinium).

De methode is gebaseerd op een sol-gel / auto-combustion methode:de voorlopers worden opgelost in salpeter/citroenzuur en deze "sol" wordt verwarmd tot 200 °C om een ​​poreuze droge "gel" te geven. De gel wordt behandeld met een vlam totdat deze volledig opbrandt tot een los poeder (autocombustion). Vervolgens wordt het twee keer verwarmd en gemalen en tenslotte gecalcineerd bij 800 °C. De poeders werden gekarakteriseerd als de gewenste orthoferrieten, met een kristalstructuur van het perovskiet-type. Hun magnetisch gedrag bleek het resultaat te zijn van de bijdrage van twee magnetische subroosters:een antiferromagnetisch ijzeroxiderooster met de spins gekoppeld via een Fe ³⁺ -O ₂ –Fe ³⁺ super uitwisselingsmechanisme, en een paramagnetische bijdrage van niet-gekoppelde Ln ³⁺ ionen. In waterige dispersies, geen significante uitloging van Ln ³⁺ ionen werd waargenomen. Dit minimaliseert hun toxiciteit. Gekweekte Hela-cellen internaliseerden de nanodeeltjes snel. Er werd geen cytotoxiciteit waargenomen.

De teams onder leiding van Marie-Hélène Delville en Carlos F.G.C. Geraldes verwacht dat deze kenmerken hun orthoferrieten markeren als potentieel bruikbare T2-gewogen MRI-contrastmiddelen voor verdere biomedische toepassingen.