L'imagerie par résonance magnétique (IRM) rend visibles les structures internes du corps. Cependant, avant que les humains ou les animaux ne soient placés dans le "tube", ils reçoivent une injection d'un agent de contraste pour rendre la visibilité possible en premier lieu.

Dans un article publié dans Nature Communications , une équipe de recherche germano-chinoise dirigée par le professeur Helmut Cölfen, un chimiste de Constance, en Allemagne, décrit comment des amas de prénucléation de carbonate de calcium peuvent être utilisés pour obtenir un agent de contraste en les enrichissant en ions gadolinium. Cet agent de contraste peut être produit facilement et à moindre coût, n'a aucune propriété toxique et permet un contraste trois à quatre fois plus élevé que les agents de contraste commerciaux habituels.

Changement de paradigme dans la théorie de l'origine de tous les matériaux

Les amas de prénucléation ont été découverts il y a plusieurs années dans le groupe de recherche d'Helmut Cölfen. Cela a conduit à un changement de paradigme dans la théorie de la nucléation, la théorie de la formation de tous les matériaux solides et liquides. Alors que les connaissances classiques des manuels décrivent la nucléation comme une étape allant des ions, atomes ou molécules simples à la minéralisation, le groupe de recherche de Cölfen a reconnu quatre étapes.

Dans ce contexte, les amas de prénucléation représentent un précurseur liquide de la cristallisation. Pour l'étude en Nature Communications, les chercheurs ont ajouté des ions gadolinium aux amas de prénucléation du carbonate de calcium. Le gadolinium est un élément très lourd qui fournit un contraste en imagerie par résonance magnétique et est également utilisé dans les produits de contraste commerciaux.

"La recette est très simple", explique Helmut Cölfen, professeur de chimie physique. Il suffit d'ajouter du chlorure de gadolinium à la solution de chlorure de calcium et de stabiliser les amas de prénucléation avec de l'acide polyacrylique. Le résultat est une solution aqueuse limpide à laquelle du carbonate de sodium est ajouté pour permettre aux amas de prénucléation de carbonate de calcium/gadolinium de se former.

Teneur en eau responsable de l'imagerie par résonance

Ces amas ne mesurent qu'un nanomètre et demi, c'est-à-dire un milliardième et demi de millimètre. Ils ont une teneur en eau très élevée de 20 %, ce qui est finalement responsable du contraste en imagerie par résonance magnétique.

L'agent de contraste des grappes de prénucléation fournit des images IRM à contraste trois à quatre fois plus élevé par rapport à la même quantité d'agents produits commercialement. Helmut Cölfen pointe un autre avantage :"Médicalement, vous pourriez utiliser moins de produit de contraste si le contraste est déjà suffisant."

Pour l'étude, il a été produit à l'échelle de deux litres et demi. C'est une grande quantité pour la science fondamentale, où le travail est normalement effectué dans la gamme du millilitre. "Les produits chimiques utilisés ne coûtent que quelques euros", explique Helmut Cölfen. Le nouvel agent de contraste pourrait être utilisé directement pour des essais cliniques. + Explorer plus loin

Structure en nacre naturelle, réplication synthétique