211service.com
Daudzkrāsu MRI molekulārajai attēlveidošanai
Magnētiskās rezonanses attēlveidošana (MRI) ir klīnisks darba zirgs, kas rada īpaši detalizētus audzēju, asinsvadu, kaulu un struktūru 3-D attēlus dziļi ķermeņa iekšienē. MRI attēli ir pelēkos toņos, un to kontrasts ir balstīts uz to, cik daudz ūdens ir pētāmajā ķermeņa daļā. Tagad fiziķi ir izgatavojuši miniatūras magnētiskas daļiņas, kas varētu paspilgtināt MRI ar krāsu varavīksni, kas sniedz daudz informācijas par slimības stāvokļiem un audu uzvedību organismā.
Mini magnēti: Ievadot ķermenī, mikromēroga magnētiskās daļiņas (augšpusē) var radīt krāsainus magnētiskās rezonanses attēlus, kas ļauj ārstiem pārbaudīt slimību, tostarp vēža, molekulāros pamatus. Apakšā ir mini magnētu režģis, pirms tie tiek noņemti no pusvadītāju plāksnītes, uz kuras tie ir izgatavoti, izmantojot datoru nozares standarta metodes.
Pētījumi par šīm daļiņām, kas tiek veikti Nacionālajā standartu un tehnoloģiju institūtā Boulderā, CO, ir agrīnā stadijā, un daļiņas nav pārbaudītas ar dzīvniekiem. Bet, ja daudzkrāsu MRI pilda savus solījumus, tas varētu sniegt vizuālu informāciju gēnu, olbaltumvielu un citu molekulu līmenī. Pētnieki cer, ka šāda molekulārā attēlveidošana galu galā kļūs par daļu no personalizētās medicīnas, ļaujot ārstiem burtiski redzēt procesus, kas ir atsevišķa pacienta iekaisuma vai audzēja augšanas pamatā, un pēc tam izrakstīt pareizo terapiju ar mazākiem minējumiem. Lielākā daļa molekulārās attēlveidošanas metožu ir optiskas un ietver fluorescējošus marķējumus, piemēram, sīkas pusvadītāju materiāla daļiņas, kas pazīstamas kā kvantu punkti. Taču šo marķējumu izstarotā gaisma var iziet cauri tikai apmēram centimetram audu, tāpēc tie nav īpaši noderīgi orgānu attēlveidošanai. MRI nodrošina neinvazīvu izskatu zem virsmas.
Magnētiskās rezonanses attēli tiek ģenerēti no radiofrekvences signāliem, ko izstaro ūdens molekulas ķermeņa iekšienē. Kad tiek ieslēgts spēcīgais apļveida magnēts, kas ieskauj pacientu, ūdeņraža atomu kodoli pacienta ķermenī sakrīt ar magnētisko lauku. Radiofrekvences impulss izsit tos no izlīdzināšanas, un, kad tie atgriežas pozīcijā, tie atbrīvo savu lieko enerģiju kā radioviļņus.
Nacionālā standartu un tehnoloģiju institūta (NIST) izstrādātās daļiņas darbojas kā miniatūri magnēti, izraisot paredzamu radioviļņu frekvences nobīdi, ko izstaro caur tām plūstošais ūdens. Šīs nobīdes lielums ir tieši saistīts ar daļiņu izmēru un formu, kas sastāv no diviem diska formas niķeļa magnētiem, ko satur kopā nemagnētiski stabi. Dažādas radiofrekvenču maiņas var kartēt uz redzamās gaismas krāsu spektru.
Mēs varam izstrādāt jebkuru krāsu, kādu vien vēlamies, saka Gerijs Zabovs, NIST elektromagnētiskās nodaļas fiziķis, kurš vada daļiņu attīstību. Viņš saka, ka, izmantojot datorindustrijā standartizētās mikroapstrādes metodes, šīs krāsas iegūstam, kontrolējot daļiņu precīzu formu.
Mikromagnēti maina tikai to radioviļņu frekvenci, ko izstaro ūdens, kas pārvietojas starp to sastāvā esošajiem diskiem. Ja šī vieta ir bloķēta, saka Zabow, daļiņas neietekmē MRI signālu. Līdz ar to mikromagnēti varētu darboties kā miniatūri ķīmiskie sensori. Jūs varētu apzināti bloķēt telpu ar materiālu, kas kūst noteiktā temperatūrā vai kas ir kaut kādā veidā reaģējošs, izplešas vai sarūk konkrētos apstākļos ķermeņa iekšienē, saka Zabovs.
MRI kontrastvielas jau pastāv, un dažas no tām pat var būt mērķētas uz konkrētiem audiem vai šūnu veidiem. Tāpat kā NIST mikromagnēti, šie aģenti padara daļu attēla gaišāku vai tumšāku, mainot protonu izstarotās radiofrekvences. Tomēr atšķirībā no NIST daļiņām tās ir izgatavotas, izmantojot ķīmiskas metodes, tāpēc to daļiņu izmērus nevar rūpīgi kontrolēt. Tā rezultātā tie neparedzami maina protonu signālu frekvences. Vidēji tie nodrošina kontrastu ar standarta MRI signālu, taču tie nevar piedāvāt precīzākas, lokālas atšķirības.
Ja jūs ieliktu divus [šādus aģentus], jūs nevarētu atšķirt starp tiem, saka Ričards Boutels , fizikas profesors Notingemas Universitātes Neirozinātnes institūtā Anglijā. Tomēr katra NIST daļiņa rada atšķirīgu parakstu. Ja tos visus ievietotu vienlaikus, jūs varētu redzēt, kurš signāls kuram pieder, saka Boutels.
Mikromagnēti, kas šonedēļ aprakstīti žurnālā Daba , līdz šim ir izgatavoti no niķeļa, kas ir toksisks. Bet Zabovs saka, ka tos var viegli izgatavot no dzelzs, kas nav toksisks un magnētisks. Pētnieki pēta ideju izmantot daļiņas kā ķermeņa fizioloģisko apstākļu sensorus, saka Zabovs, taču viņš brīdina, ka viņi tikai tagad sper pirmo soli šajā virzienā, plānojot testus šūnās.