Un nid pour les nanotubes peut aider l'imagerie par résonance magnétique à devenir plus efficace que jamais pour trouver des preuves de maladie.

Des scientifiques de l'Université Rice et d'autres institutions et collègues du Texas Medical Center au Colorado, L'Italie et la Suisse ont découvert un moyen de piéger les agents de contraste à l'intérieur d'une particule de silicium qui, lorsqu'il est injecté dans la circulation sanguine d'un patient, les rendrait jusqu'à 50 fois plus efficaces. Les agents de contraste « éclairent » les tissus endommagés du corps dans les images produites par les instruments d'IRM.

« Améliorer l'IRM n'est pas une mince affaire, " dit Lon Wilson, professeur de chimie à Rice et l'un des trois co-auteurs principaux du document de recherche publié en ligne dans Nature Nanotechnologie . En 2007, 28 millions d'IRM ont été réalisées aux États-Unis, et des agents de contraste ont été utilisés dans près de 45 pour cent d'entre eux.

"L'IRM est l'un des outils médicaux les plus puissants pour l'imagerie, sinon le plus puissant, " dit-il. " Ce n'est pas invasif, ce ne sont pas des rayonnements nocifs ionisants et la résolution est la meilleure que vous puissiez obtenir en imagerie médicale.

« La sensibilité, cependant, est pauvre. Donc, tout ce que vous pouvez faire pour améliorer les performances et augmenter la sensibilité est un gros problème - et c'est ce que cela fait."

Une tranche de silicium de taille nanométrique en forme de rondelle de hockey a servi de dispositif d'administration pour les agents de contraste dans l'étude. Des pores de quelques nanomètres (milliardièmes de mètre) de long et de large ont été créés dans les disques, appelées microparticules de silicium, ou SiMP.

Trois types d'agents de contraste ont été aspirés dans les pores. magnéviste, un agent de contraste commun utilisé dans le monde entier, était un; les autres étaient des gadofullerènes et des gadonanotubes, tous deux mis au point par le laboratoire Rice de Wilson. Tous les trois séquestrent chimiquement l'élément toxique gadolinium pour le rendre sûr pour l'injection.

Les IRM fonctionnent en manipulant des atomes d'hydrogène dans l'eau, qui interagissent et s'alignent avec le champ magnétique appliqué par l'instrument. Les atomes d'hydrogène sont ensuite autorisés à revenir à leur état magnétique d'origine, un processus appelé relaxation. En présence de l'ion paramagnétique gadolinium, le temps de relaxation des atomes est raccourci, rendant ces régions plus lumineuses sur le fond sous IRM.

Les SiMP sont petits - environ un micromètre (un millionième de mètre) de diamètre - mais lorsqu'ils piègent à la fois des molécules d'eau et des faisceaux de nanotubes contenant du gadolinium, les protons apparaissent beaucoup plus brillants dans une image RM. Parce que les SiMP conservent leur forme jusqu'à 24 heures avant de se dissoudre dans de l'acide silicique inoffensif, les molécules peuvent être imagées pendant longtemps.

L'astuce consiste à les amener à des endroits du corps que les médecins et les techniciens veulent voir. Wilson a déclaré que les SiMP sont conçus pour échapper à la circulation sanguine, où ils fuient et s'agrègent sur les sites des tumeurs et des lésions. "Particules sphériques, au moins dans les modèles mathématiques, couler au centre du système vasculaire, " dit-il. " Ces particules sont conçues pour épouser le mur. Lorsqu'ils rencontrent une zone qui fuit comme une tumeur cancéreuse, ils peuvent facilement sortir.

L'encapsulation dans les SiMP a amélioré les performances des trois agents de contraste, mais les SiMPs avec des gadonanotubes (nanotubes de carbone qui contiennent des faisceaux d'ions gadolinium) ont montré les meilleurs résultats. "Les performances ont été améliorées au-delà de ce que nous avions imaginé, " il a dit.

Les SiMP peuvent également être fonctionnalisées avec des peptides qui ciblent le cancer et d'autres cellules. Les SiMP qui contiennent des agents de contraste et des médicaments pourraient potentiellement être suivis lorsqu'ils se dirigent vers les sites de la maladie, où les médicaments seront libérés à mesure que le silicium se dissout.