Спасибо, что вы с нами!

Сибирские ученые повысят чувствительность МРТ в миллионы раз

Новые катализаторы позволят шире использовать гиперполяризацию в медицинской томографии.
Комментарии
...

Даже самые современные и мощные аппараты МРТ (магнитно-резонансной томографии) не отличаются большой чувствительностью. Повысить сигнал на порядки позволит использование параводорода и металлических катализаторов, разработанных в лаборатории магнитно-резонансной микротомографии Международного томографического центра (МТЦ) СО РАН в Новосибирске, сообщает «Наука в Сибири».

Водород — самый распространенный элемент не только во всей Вселенной, но и в нашем организме. Ядра водорода, протоны, имеют собственный спин и, получая энергию внешнего магнитного поля, могут менять его ориентацию (поляризоваться), переходя на другой энергетический уровень. Как только воздействие закончится, ядра водорода (или специально введенного МРТ-контрастного вещества) начнут возвращаться к исходному состоянию. Точное время этой «релаксации» определяется массой факторов, включая даже тип ткани. Регистрируя его, магнитно-резонансная томография (МРТ) позволяет реконструировать трехмерные изображения внутренних органов.

Сигнал МРТ зависит от разницы между количеством «релаксированных» и поляризованных ядер. Однако даже чрезвычайно мощные магнитные поля современных томографов способны поляризовать не больше сотых, а то и тысячных долей процента всех ядер. Это делает МРТ не самым чувствительным методом и стимулирует ученых к разработке способов усиления МРТ-сигнала. Одно из популярных решений состоит во временной гиперполяризации — искусственному усилению поляризации спинов. В принципе она может быть доведена практически до 100 процентов, на много порядков повысив чувствительность МРТ.

Существует несколько подходов к этой задаче, в том числе и «перенос» поляризации на биомолекулярные субстраты при реакции гидрирования параводородом (para-H2). Спины двух ядер в молекуле параводорода направлены антипараллельно, и это их состояние фиксируется при взаимодействии с определенными катализаторами, например комплексом иридия. К сожалению, соли иридия и других подходящих для «фиксации» металлов токсичны для человеческого организма, а поскольку находятся в той же жидкой фазе, что и параводород, разделить их перед введением пациенту крайне непросто.

Решить эту проблему может разработка ученых МТЦ СО РАН, впервые получивших гетерогенную систему, в которой металлический катализатор нанесен на твердую основу. Это позволит легко отделить жидкую фазу с прореагировавшими биомолекулами и использовать их для МРТ. «К биомолекулам относятся биологически „приемлемые“ вещества, уже имеющиеся в организме: метронидазол, никотинамид, этанол и т.д., — говорит старший научный сотрудник МТЦ Кирилл Ковтунов. — При естественных содержаниях мы никогда их не увидим — не хватает чувствительности метода. Так что в конечном итоге наша задача — создать контрастные вещества нового поколения».

Авторы отмечают, что этот метод может найти применение и в такой сложной области, как томография легких. Пока что для этого пробуют использовать благородные газы, гиперполяризованные оптической накачкой лазера, однако это решение крайне дорогое. Новый подход позволяет обойтись дешевым пропиленом, который после гидрирования параводородом превратится в поляризованный пропан.

Комментарии
...