In vivo MR angiografi. a, b Kontrastförstärkt MR-angiografi (MRA) bilder av hela kroppen på en råtta och b kanin omedelbart efter bolusinjektion av (i) Gd-DTPA och (ii) ACNC. c MRA-bilder av överkroppen på beaglehund omedelbart (IM) och 20 s efter bolusinjektionen av (i) Gd-DTPA respektive (ii) ACNC. (C) och (S) representerar koronalplan respektive sagittalplan. d Kvantitativ mätning av SNR av ROIs i (i) brachiocephalic trunk artär, (ii) vänster subclavia artär, (iii) vänstra gemensamma halspulsådern, (iv) höger gren av luktartären hos beaglehund, och det i (v) nedåtgående aorta , (vi) aortabåge, (vii) uppåtgående aorta hos kanin, respektive. Tiden för kvantitativ mätning av SNR för ROI var i "IM"-perioden (n = 3 oberoende experiment). Data visar medel ± SD. P beräknades med hjälp av tvåsidigt Students t-test (**P < 0,01, ***P < 0,001). Kredit:Nature Communications (2022). DOI:10.1038/s41467-022-32615-3
Magnetisk resonanstomografi (MRT) gör inre kroppsstrukturer synliga. Men innan människor eller djur förs in i "röret" injiceras de med ett kontrastmedel för att göra synlighet möjlig i första hand.
I en artikel publicerad i Nature Communications , ett tysk-kinesiskt forskarlag under ledning av professor Helmut Cölfen, en kemist från Konstanz, Tyskland, beskriver hur prenukleationskluster av kalciumkarbonat kan användas för att erhålla ett kontrastmedel genom att berika dem med gadoliniumjoner. Detta kontrastmedel kan tillverkas enkelt och billigt, har inga giftiga egenskaper och möjliggör tre till fyra gånger högre kontrast än de vanliga kommersiella kontrastmedlen.
Paradigmskifte i teorin om ursprunget för alla material
Prenukleationsklustren upptäcktes för flera år sedan i Helmut Cölfens forskargrupp. Detta ledde till ett paradigmskifte i kärnbildningsteorin, teorin om bildandet av alla fasta och flytande material. Medan klassisk lärobokskunskap beskriver kärnbildning som ett steg från enstaka joner, atomer eller molekyler till mineralisering, erkände Cölfens forskargrupp fyra steg.
I detta sammanhang representerar prenukleationskluster en flytande prekursor till kristallisation. För studien i Nature Communications, forskarna lade till gadoliniumjoner till kalciumkarbonatprenukleationsklustren. Gadolinium är ett mycket tungt grundämne som ger kontrast vid magnetisk resonanstomografi och används även i kommersiella kontrastmedel.
"Receptet är väldigt enkelt", säger Helmut Cölfen, professor i fysikalisk kemi. Gadoliniumklorid behöver bara tillsättas till kalciumkloridlösningen och prenukleationsklustren stabiliseras med polyakrylsyra. Resultatet är en klar vattenlösning till vilken natriumkarbonat tillsätts för att tillåta kalcium/gadoliniumkarbonat-förkärnbildningsklustren att bildas.
Vatteninnehåll som ansvarar för resonansavbildning
Dessa kluster är bara en och en halv nanometer stora – det vill säga en och en halv miljarddels millimeter. De har en mycket hög vattenhalt på 20 procent, vilket är ytterst ansvarigt för kontrasten i magnetisk resonanstomografi.
Kontrastmedlet från prenukleationsklustren ger tre till fyra gånger högre kontrast MRI-bilder jämfört med samma mängd kommersiellt producerade medel. Helmut Cölfen påpekar en annan fördel:"Medicinskt kan du använda mindre kontrastmedel om kontrasten redan är tillräcklig."
För studien tillverkades den i en skala av två och en halv liter. Det är en stor mängd för grundläggande vetenskap, där arbete normalt utförs i milliliterintervallet. "Kemikalierna som används kostar bara några euro", säger Helmut Cölfen. Det nya kontrastmedlet skulle kunna användas direkt för kliniska prövningar. + Utforska vidare
