211service.com
Matyti navikus su kvantiniais taškais
Pitsburgo Carnegie Mellon universiteto (CMU) mokslininkai naudoja fluorescencines nanodaleles, kad atvaizduotų naviko audinį biopsijų ir operacijų metu. Vaizdo gavimo technika, kuri bandoma su graužikais, gali būti ypač naudinga norint tiksliai nustatyti navikus per operacijas, skirtas pašalinti glioblastomas – vieną iš labiausiai paplitusių ir agresyviausių smegenų vėžio formų. Vidutiniškai pacientai išgyvena mažiau nei metus po to, kai jiems diagnozuota ši mirtina smegenų vėžio forma, iš dalies dėl to, kad sunku chirurginiu būdu pašalinti visą naviką.
Švytintys navikai: Fluorescenciniai kvantiniai taškai, suleisti gyvoms žiurkėms, kaupiasi smegenų augliuose, bet ne aplinkiniuose audiniuose. Šis vaizdas sujungia smegenų baltos šviesos nuotrauką su infraraudonųjų spindulių vaizdu, kuriame mėlyna yra žemiausio intensyvumo lygis, o raudona - didžiausia. Kvantiniai taškai susitelkę smegenų auglyje kairėje; smegenys dešinėje, kontrolė, neturi navikų.
Vadovauja CMU chemikas Marcelis Bruchezas ir Stevenas Tomsas, neurochirurgijos direktorius Geisingerio klinika , Danvilyje, PA, mokslininkai padarė ryškius fluorescencinius žiurkių smegenų auglių, vadinamų gliomų, vaizdus. Žiurkėms buvo sušvirkštos nanodalelės, kurios skleidžia infraraudonąją šviesą, kai jas sužadina matoma šviesa. Nanodalelių sukuriamus infraraudonuosius spindulius gali užfiksuoti maža kamera ir peržiūrėti chirurgai. Šie kvantiniai taškai turi šerdį, pagamintą iš kadmio ir telurido, apsuptą cinko sulfido apvalkalo, kuris savo ruožtu yra apsaugine polimerine danga.
Šis konkretus naviko tipas yra prastai atskiriamas, sako Bruchezas. Ir pašalindami smegenų auglius chirurgai negali sumažinti didelių ribų arba pacientai gali prarasti smegenų funkciją.
Chirurgai, šalinantys smegenų auglį, dabar orientuojasi į neseniai padarytą magnetinio rezonanso tomografijos (MRT) nuotrauką. Tačiau, sako Bruchezas, smegenų konsistencija yra kaip Jell-O dubuo. Kai tik pradedate pjauti ir šalinti audinius, viskas juda ir jūs negalite pasikliauti priešoperaciniu vaizdu. Jis sako, kad chirurgai gliomos audinius palieka daugiau nei pusę laiko.
Vienas iš problemos sprendimo būdų – operacijos metu atlikti kelis paciento MRT tyrimus. Vienas tyrimas parodė, kad, vadovaudamiesi šiomis papildomomis gairėmis, chirurgai gali pašalinti apie 15 procentų daugiau gliomos audinių. Tačiau operacinės, kuriose yra MRT, yra brangios, o chirurgai turi naudoti specialius įrankius, kurių MRT magnetas nepaveiks.
Bruchezas ir Tomsas nustatė, kad į žiurkės kraują įšvirkštus švytinčius kvantinius taškus imuninės ląstelės, vadinamos makrofagais, atneša į gliomos audinį, bet ne į kitas smegenų sritis. Šios ląstelės sugeria šiukšles, tokias kaip nanodalelės, ir spiečiasi į užkrėstus ir vėžinius audinius kaip kūno uždegiminės reakcijos dalį. Makrofagai nepatenka į sveiką smegenų audinį.
Bruchezas nori sukurti vaizdo gavimo sistemą, suderinamą su standartinėmis darbo procedūromis. Įrengiant operacinės kambarį navikų infraraudonųjų spindulių vaizdavimui, reikėtų pridėti infraraudonųjų spindulių skaitmeninę kamerą ir ant žibintų sumontuoti filtrus, kad būtų pašalinta aplinkos infraraudonoji šviesa, užtikrinant, kad vienintelė infraraudonųjų spindulių šviesa patalpoje būtų iš kvantinių taškų. Kvantinius taškus galima sureguliuoti taip, kad jie skleistų matomą šviesą, todėl nebereikėtų naudoti vaizdo gavimo sistemos, tačiau gydytojai turėtų išjungti šviesas, kad pamatytų auglių švytėjimą, tada vėl juos įjungti ir iš naujo sureguliuoti akis, kad galėtų tęsti operaciją. .
Bruchezas teigia, kad jis ir jo bendradarbiai pasiekė gerų rezultatų naudojant sistemą, pagrįstą graužikų navikų chirurginio pašalinimo technologija, nors šie rezultatai dar nepaskelbti. Jis tikisi, kad darbas bus taikomas įvairioms vėžio rūšims; kiti nepaskelbti jo grupės tyrimai, anot jo, rodo, kad makrofagų tendencija suvalgyti kvantinius taškus ir su jais keliauti į naviko audinį būdinga daugeliui kitų vėžio formų.
Bruchezas ir Tomsas taip pat kuria biopsines adatas su optinėmis vaizdo sistemomis. Smegenų navikų biopsijos paprastai užtrunka daug laiko ir nutinka arba praleidžiamos. Einate ten, kur manote, kad auglys yra, paimkite mėginį, siunčiate jį į patologijos laboratoriją ir laukiate operacinėje rezultatų, sako Bruchezas. Jei chirurgai nepastebėjo naviko, jie turi paimti kitą mėginį ir vėl laukti rezultatų. Jei pacientui pirmą kartą būtų suleisti naviko ieškantys kvantiniai taškai, kuriuos būtų galima aptikti biopsijos adata, procesas gali būti daug lengvesnis.
Vis dar reikia ištirti kvantinių taškų saugumą smegenų vaizdavimui. Bruchezo naudojamų kvantinių taškų šerdys yra pagamintos iš kadmio, ir nors iki šiol nėra įrodymų, kad kadmio turintys kvantiniai taškai yra toksiški, kai kurie tyrinėtojai yra atsargūs. Kadmis yra labai toksiškas, pažymi Venbinas Linas chemikas iš Šiaurės Karolinos universiteto, kuriantis nanodaleles didelio kontrasto MRT. Turime dėl to susirūpinti.
Iš tiesų, sako Bruchezas, yra susirūpinimas dėl kadmio, tačiau formulė, naudojama fluorescenciniam vaizdavimui, turėtų padaryti kadmio biologiškai neprieinamą. Jis sako, kad organiniai polimerai, supantys kadmį, negali būti suskaidyti tipiniais biologiniais procesais. Tačiau, siekdamas išspręsti toksiškumo problemas, Bruchezas teigia, kad kuria vaizdo gavimo metodus, kuriems reikalingos mažesnės dalelių dozės, ir kapsuliavimo metodus, dėl kurių metalas tampa dar mažiau biologiškai prieinamas.