Magnetische resonantie beeldvorming (MRI) maakt interne lichaamsstructuren zichtbaar. Voordat mensen of dieren echter in de "buis" worden geplaatst, worden ze geïnjecteerd met een contrastmiddel om zichtbaarheid in de eerste plaats mogelijk te maken.

In een paper gepubliceerd in Nature Communications , beschrijft een Duits-Chinees onderzoeksteam onder leiding van professor Helmut Cölfen, een chemicus uit Konstanz, Duitsland, hoe prenucleatieclusters van calciumcarbonaat kunnen worden gebruikt om een ​​contrastmiddel te verkrijgen door ze te verrijken met gadoliniumionen. Dit contrastmiddel is eenvoudig en goedkoop te produceren, heeft geen toxische eigenschappen en maakt een drie tot vier keer hoger contrast mogelijk dan de gebruikelijke commerciële contrastmiddelen.

Paradigmaverschuiving in de theorie van de oorsprong van alle materialen

De prenucleatieclusters werden enkele jaren geleden ontdekt in de onderzoeksgroep van Helmut Cölfen. Dit leidde tot een paradigmaverschuiving in de nucleatietheorie, de theorie van de vorming van alle vaste en vloeibare materialen. Terwijl de klassieke leerboekkennis nucleatie beschrijft als één stap van enkele ionen, atomen of moleculen naar mineralisatie, herkende de onderzoeksgroep van Cölfen vier stappen.

In deze context vertegenwoordigen prenucleatieclusters een vloeibare voorloper van kristallisatie. Voor het onderzoek in Nature Communications, de onderzoekers voegden gadoliniumionen toe aan de prenucleatieclusters van calciumcarbonaat. Gadolinium is een zeer zwaar element dat zorgt voor contrast bij magnetische resonantiebeeldvorming en wordt ook gebruikt in commerciële contrastmedia.

"Het recept is heel eenvoudig", zegt Helmut Cölfen, hoogleraar fysische chemie. Gadoliniumchloride hoeft alleen te worden toegevoegd aan de calciumchloride-oplossing en de prenucleatieclusters moeten worden gestabiliseerd met polyacrylzuur. Het resultaat is een waterige heldere oplossing waaraan natriumcarbonaat wordt toegevoegd om de prenucleatieclusters van calcium/gadoliniumcarbonaat te laten vormen.

Watergehalte verantwoordelijk voor resonantiebeeldvorming

Deze clusters zijn slechts anderhalve nanometer groot, dat is anderhalve miljardste van een millimeter. Ze hebben een zeer hoog watergehalte van 20 procent, wat uiteindelijk verantwoordelijk is voor het contrast in magnetische resonantiebeeldvorming.

Het contrastmiddel uit de prenucleatieclusters levert drie tot vier keer hogere contrastrijke MRI-beelden in vergelijking met dezelfde hoeveelheid commercieel geproduceerde middelen. Helmut Cölfen wijst op een ander voordeel:"Medisch gezien zou je minder contrastmiddel kunnen gebruiken als het contrast al voldoende is."

Voor het onderzoek is het geproduceerd op een schaal van twee en een halve liter. Dat is een flink bedrag voor de basiswetenschap, waar normaal gesproken in het milliliterbereik wordt gewerkt. "De gebruikte chemicaliën kosten maar een paar euro", zegt Helmut Cölfen. Het nieuwe contrastmiddel zou direct voor klinische proeven kunnen worden gebruikt. + Verder verkennen

Natuurlijke parelmoer structuur, synthetische replicatie