211service.com
Audzēju redzēšana ar kvantu punktiem
Pētnieki Kārnegija Melona universitātē (CMU), Pitsburgā, izmanto fluorescējošas nanodaļiņas, lai attēlotu audzēja audus biopsijas un operāciju laikā. Attēlveidošanas tehnika, kas tiek pārbaudīta grauzējiem, varētu būt īpaši noderīga, lai precīzi noteiktu audzējus operāciju laikā, lai noņemtu glioblastomas, kas ir viena no visizplatītākajām un agresīvākajām smadzeņu vēža formām. Vidēji pacienti izdzīvo mazāk nekā gadu pēc šīs nāvējošās smadzeņu vēža formas noteikšanas, daļēji tāpēc, ka ir grūti ķirurģiski noņemt visu audzēju.
Kvēlojoši audzēji: Fluorescējoši kvantu punkti, kas injicēti dzīvām žurkām, uzkrājas smadzeņu audzējos, bet ne apkārtējos audos. Šajā attēlā ir apvienota smadzeņu fotogrāfija baltā gaismā ar infrasarkano attēlu, kurā zils ir viszemākais intensitātes līmenis un sarkanais ir visaugstākais. Kvantu punkti ir koncentrēti audzējā smadzenēs kreisajā pusē; smadzenes labajā pusē, kontrole, nesatur audzējus.
CMU ķīmiķa vadībā Marsels Bručess un Stīvens Toms, neiroķirurģijas direktors Geisinger klīnika , Denvilā, PA, pētnieki uzņēma izteiksmīgus fluorescējošus smadzeņu audzēju attēlus, ko sauc par gliomām, žurkām. Žurkām tika injicētas nanodaļiņas, kas izstaro infrasarkano gaismu, kad tās ir satrauktas ar redzamo gaismu. Nanodaļiņu radītos infrasarkanos starus var uztvert neliela kamera un apskatīt ķirurgi. Šiem kvantu punktiem ir kodols, kas izgatavots no kadmija un telurīda, ko ieskauj cinka-sulfīda apvalks, ko savukārt ieskauj aizsargājošs polimēra pārklājums.
Šis konkrētais audzēja veids ir slikti atšķirams, saka Bručess. Un, noņemot smadzeņu audzējus, ķirurgi nevar samazināt lielas robežas, pretējā gadījumā pacienti var zaudēt smadzeņu darbību.
Ķirurgi, kas noņem smadzeņu audzēju, tagad paļaujas uz nesen uzņemtu attēlu no magnētiskās rezonanses attēlveidošanas (MRI), lai orientētos. Bet, saka Bručess, smadzeņu konsistence ir kā Jell-O bļoda. Kad sākat griezt un noņemt audus, lietas pārvietojas, un jūs nevarat paļauties uz pirmsoperācijas attēlveidošanu. Viņš saka, ka ķirurgi vairāk nekā pusi laika atstāj aiz sevis gliomas audus.
Viens no problēmas risinājumiem ir veikt vairākas MRI skenēšanas pacientam operācijas laikā. Izmantojot šos papildu norādījumus, viens pētījums parādīja, ka ķirurgi var noņemt par aptuveni 15 procentiem vairāk gliomas audu. Bet operāciju zāles, kurās ir iekļauts MRI, ir dārgas, un ķirurgiem ir jāizmanto īpaši instrumenti, kurus neietekmēs MRI magnēts.
Bručess un Toms atklāja, ka mirdzošus kvantu punktus, kas ievadīti žurkas asinsritē, imūnās šūnas, ko sauc par makrofāgiem, nogādā gliomas audos, bet ne citās smadzeņu zonās. Šīs šūnas aprij atkritumus, piemēram, nanodaļiņas un ieplūst inficētos un vēža audos kā daļa no ķermeņa iekaisuma reakcijas. Makrofāgi nenonāk veselos smadzeņu audos.
Bručess vēlas izveidot attēlveidošanas sistēmu, kas ir saderīga ar standarta darbības procedūrām. Operāciju zāles aprīkošana audzēju infrasarkano staru attēlveidošanai būtu saistīta ar infrasarkanās digitālās kameras pievienošanu un filtru uzstādīšanu gaismām, lai novērstu apkārtējo infrasarkano gaismu, nodrošinot, ka vienīgā infrasarkanā gaisma telpā nāk no kvantu punktiem. Kvantu punktus var noregulēt, lai tie izstarotu redzamu gaismu, kas novērstu nepieciešamību pēc attēlveidošanas sistēmas, taču ārstiem būtu jāizslēdz gaismas, lai redzētu audzēju mirdzumu, pēc tam tie atkal jāieslēdz un jāpielāgo acis, lai turpinātu operāciju. .
Bručess saka, ka viņam un viņa līdzstrādniekiem ir bijuši labi rezultāti, izmantojot sistēmu, kuras pamatā ir tehnoloģija, lai veiktu grauzēju audzēju ķirurģisku izņemšanu, lai gan šie rezultāti vēl nav publicēti. Viņš sagaida, ka darbs kopumā attieksies uz dažādiem vēža veidiem; citi nepublicēti viņa grupas pētījumi, viņš saka, pierāda, ka makrofāgu tendence apēst kvantu punktus un ceļot ar tiem līdz audzēja audiem attiecas uz daudziem citiem vēža veidiem.
Bručess un Toms arī izstrādā biopsijas adatas ar optiskām attēlveidošanas sistēmām. Smadzeņu audzēju biopsijas parasti ir laikietilpīgas un tiek veiktas vai nepamanītas. Jūs dodaties tur, kur, jūsuprāt, ir audzējs, paņem paraugu, nosūtiet to uz patoloģijas laboratoriju un gaidiet operāciju zālē rezultātus, saka Bručess. Ja ķirurgi nokavēja audzēju, viņiem ir jāņem vēl viens paraugs un vēlreiz jāgaida rezultāti. Ja pacientam vispirms tiktu injicēti audzēju meklējoši kvantu punkti, kurus varētu noteikt ar biopsijas adatu, process varētu būt daudz vienkāršāks.
Joprojām ir jāizpēta kvantu punktu drošība smadzeņu attēlveidošanai. Bručesa izmantoto kvantu punktu kodoli ir izgatavoti no kadmija, un, lai gan līdz šim nav pierādījumu, ka kadmiju saturošie kvantu punkti būtu toksiski, daži pētnieki ir piesardzīgi. Kadmijs ir ļoti toksisks, norāda Venbins Lins , Ziemeļkarolīnas universitātes ķīmiķis, kurš izstrādā nanodaļiņas augsta kontrasta MRI. Mums par to jāuztraucas.
Patiešām, saka Bručess, pastāv bažas par kadmiju, taču fluorescences attēlveidošanai izmantotajam sastāvam vajadzētu padarīt kadmiju bioloģiski nepieejamu. Viņš saka, ka organiskos polimērus, kas ieskauj kadmiju, nevar sadalīt ar tipiskiem bioloģiskiem procesiem. Tomēr, lai risinātu bažas par toksicitāti, Bručess saka, ka viņš izstrādā attēlveidošanas metodes, kurām nepieciešamas mazākas daļiņu devas, un iekapsulēšanas metodes, kas padara metālu vēl mazāk biopieejamu.