211service.com
Daugiaspalvis MRT, skirtas molekuliniam vaizdavimui
Magnetinio rezonanso tomografija (MRT) yra klinikinis darbinis arklys, sukuriantis išskirtinai išsamius 3-D navikų, kraujagyslių, kaulų ir struktūrų giliai kūno viduje nuotraukas. MRT vaizdai yra pilkų atspalvių, o jų kontrastas pagrįstas vandens kiekiu tiriamoje kūno dalyje. Dabar fizikai sukūrė miniatiūrines magnetines daleles, kurios galėtų pašviesinti MRT spalvų vaivorykšte, perteikiančia daug informacijos apie kūno audinių ligas ir elgesį.
Mini magnetai: Į organizmą įšvirkštos mikroskopinės magnetinės dalelės (viršuje) gali gauti spalvotus magnetinio rezonanso vaizdus, kurie leistų gydytojams ištirti ligų, įskaitant vėžį, molekulinius pagrindus. Apačioje yra mini magnetų tinklelis prieš juos pašalinant iš puslaidininkinės plokštelės, ant kurios jie pagaminti naudojant standartines kompiuterių pramonės technologijas.
Šių dalelių tyrimai, atliekami Nacionaliniame standartų ir technologijos institute, Boulderyje, CO, yra ankstyvosiose stadijose, o dalelės nebuvo išbandytos su gyvūnais. Tačiau jei daugiaspalvis MRT pateisintų savo pažadus, jis galėtų suteikti vaizdinės informacijos genų, baltymų ir kitų molekulių lygmeniu. Tyrėjai tikisi, kad toks molekulinis vaizdavimas ilgainiui taps personalizuotos medicinos dalimi, leisdamas gydytojams tiesiogine prasme pamatyti procesus, lemiančius konkretaus paciento uždegimą ar auglio augimą, ir tada skirti tinkamą gydymą, nespėjus spėlioti. Dauguma molekulinio vaizdo gavimo metodų yra optiniai ir apima fluorescencines žymes, tokias kaip mažytės puslaidininkinės medžiagos dalelės, žinomos kaip kvantiniai taškai. Tačiau šių žymenų skleidžiama šviesa gali prasiskverbti tik per maždaug centimetrą audinio, todėl jos nėra labai naudingos organų vaizdavimui. MRT suteikia neinvazinį vaizdą žemiau paviršiaus.
Magnetinio rezonanso vaizdai generuojami iš radijo dažnių signalų, kuriuos skleidžia kūno viduje esančios vandens molekulės. Kai įjungiamas stiprus apskritas magnetas, kuris supa pacientą, vandenilio atomų branduoliai paciento kūne susilygina su magnetiniu lauku. Radijo dažnio impulsas išmuša juos iš rikiuotės ir, kai jie užsifiksuoja atgal, jie išleidžia energijos perteklių kaip radijo bangas.
Nacionalinio standartų ir technologijų instituto (NIST) sukurtos dalelės veikia kaip miniatiūriniai magnetai, todėl nuspėjamai keičiasi per jas tekančio vandens skleidžiamų radijo bangų dažnis. Šio poslinkio dydis yra tiesiogiai susijęs su dalelių, kurias sudaro du disko formos nikelio magnetai, laikomi kartu nemagnetiniais stulpeliais, dydžiu ir forma. Įvairūs radijo dažnių poslinkiai gali būti susieti su matomos šviesos spalvų spektru.
Galime sukurti bet kokią norimą spalvą, sako Gary Zabow, NIST elektromagnetikos skyriaus fizikas, vadovaujantis dalelių kūrimui. Jis sako, kad naudojant mikrogamybos metodus, kurie yra standartiniai kompiuterių pramonėje, šias spalvas gauname kontroliuodami tikslią dalelių formą.
Mikromagnetai keičia tik tų radijo bangų, kurias skleidžia vanduo, sklindantis tarp juos sudarančių diskų, dažnį. Jei ši erdvė yra užblokuota, sako Zabow, dalelės neturi jokios įtakos MRT signalui. Todėl mikromagnetai gali veikti kaip miniatiūriniai cheminiai jutikliai. Galite sąmoningai užblokuoti erdvę medžiaga, kuri tirpsta tam tikroje temperatūroje arba tam tikru būdu reaguoja, plečiasi ar traukiasi tam tikromis sąlygomis kūno viduje, sako Zabow.
Kontrastinės medžiagos MRT jau egzistuoja, o kai kurios iš jų netgi gali būti taikomos tam tikriems audiniams ar ląstelių tipams. Kaip ir NIST mikromagnetai, dėl šių agentų dalis vaizdo atrodo šviesesnė arba tamsesnė, pakeisdama protonų skleidžiamus radijo dažnius. Tačiau skirtingai nei NIST dalelės, jos gaminamos naudojant cheminius metodus, todėl jų dalelių matmenų negalima atidžiai kontroliuoti. Dėl to jie nenuspėjamai keičia protonų signalų dažnius. Vidutiniškai jie suteikia kontrastą standartiniam MRT signalui, tačiau jie negali pasiūlyti tikslesnių vietinių skirtumų.
Jei įdėtų du [tokius agentus], negalėtumėte atskirti jų, sako Richardas Bowtelis , fizikos profesorius Notingamo universiteto Neurologijos institute, Anglijoje. Tačiau kiekviena NIST dalelė sukuria atskirą parašą. Jei įdėsite juos visus vienu metu, pamatytumėte, kuris signalas priklauso kuriam, sako Bowtell.
Mikromagnetai, aprašyti šią savaitę žurnale Gamta , iki šiol buvo gaminami iš nikelio, kuris yra toksiškas. Tačiau Zabow sako, kad juos būtų galima lengvai pagaminti iš geležies, kuri yra netoksiška ir magnetinė. Tyrėjai tiria idėją panaudoti daleles kaip kūno fiziologinių sąlygų jutiklius, sako Zabow, tačiau jis perspėja, kad jie tik dabar žengia pirmąjį žingsnį ta kryptimi, planuodami bandymus ląstelėse.