Towards highly efficient, intelligent and bimodal imaging probes: Novel approaches provided by lanthanide coordination chemistry

Gd3+ complexes are widely used as contrast enhancing agents in medical magnetic resonance imaging (MRI). In recent years, new fields have emerged in their development. The general tendency of using higher magnetic fields in biomedical and clinical MRI for a better signal to noise ratio calls for new contrast agents specifically optimized for such high field applications. Molecular imaging, aiming at the non-invasive visualisation of expression and function of bioactive molecules, requires imaging probes that provide a specific magnetic response to a particular molecular event. Finally, bimodal imaging may allow for combining the excellent resolution of MRI with a good sensitivity of other imaging modalities, such as optical methods. It requires bimodal imaging probes that satisfy requirements for both modalities within a single molecule. Here we review our latest efforts to develop novel lanthanide-based contrast agents in these specific fields and demonstrate the possibilities offered by lanthanide coordination chemistry.

RésuméLes complexes de Gd3+ sont couramment utilisés en tant qu’agents de contraste pour l’imagerie par résonance magnétique nucléaire (IRM). Ces dernières années ont vu l’émergence de nouvelles directions de recherche. L’apparition d’imageurs de champs magnétiques toujours plus élevés dans les domaines biomédical et clinique nécessite de créer des agents de contraste qui seront optimisés pour ces hauts champs. L’imagerie moléculaire est devenue un domaine incontournable. Elle consiste à visualiser de façon non-invasive, non plus l’anatomie, mais l’expression et la fonction de molécules actives biologiquement. Cela requiert le développement de sondes d’imagerie apportant une réponse magnétique spécifique à l’événement moléculaire visé. L’imagerie bimodale devrait permettre de combiner l’excellente résolution de l’IRM avec la bonne sensibilité d’autres techniques d’imagerie comme l’imagerie optique par exemple. Dans ce but, les sondes d’imagerie bimodales correspondantes doivent satisfaire les contraintes des deux modalités d’imagerie à l’aide d’une seule et même molécule. Dans cet article, nous passons en revue nos récents efforts pour développer de nouveaux agents de contraste à base de lanthanides dans ces domaines en essor et nous montrons comment la chimie de coordination des lanthanides se trouve au cœur de ces nouveaux développements.