Текст уведомления здесь

Сибирские ученые повысят чувствительность МРТ в миллионы раз

Новые катализаторы позволят шире использовать гиперполяризацию в медицинской томографии.
Добавить в закладки
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.

Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Человеческая плацента производит провоцирующие воспаление вещества

Они могут не только участвовать в иммунных процессах, но и регулировать развитие плаценты.
Добавить в закладки
Комментарии

Сотрудники Первого Санкт-Петербургского государственного медицинского университета им. академика И.П. Павлова и Научно-исследовательского института акушерства, гинекологии и репродуктологии имени Д.О. Отта изучили, какие клетки плаценты человека выделяют соединения из класса интерлейкинов-17 (они же цитокины-17). Ученые пришли к выводу, что эту функцию выполняют плацентарные макрофаги. Судя по тому, как и когда происходит выделение интерлейкинов-17 макрофагами плаценты, можно предположить, что они играют роль не только в иммунных процессах, но и в развитии «детского места». Результаты исследования можно прочесть в статье, опубликованной American Journal of Reproductive Immunology. Работа поддержана грантом РНФ.

В исследовании использовали ткани плацент двух возрастов — 9−12 недель (получены в результате добровольного прерывания беременности) и 38−41 недели (получены в результате обычных родов или кесарева сечения без предшествующих ему схваток). Плаценты детей, чьи матери во время беременности испытали преэклампсию, обострение хронического заболевания, инфекцию или другие проблемы со здоровьем, не брали, как и плаценты плодов с выявленными генетическими аномалиями. Из использованных образцов выделили макрофаги — клетки иммунной системы, поглощающие чужеродные объекты и вырабатывающие ряд сигнальных веществ, в том числе интерлейкины-17. Макрофаги высадили на питательную среду и добавили к окружающему их раствору антитела, которые начинали флуоресцировать (светиться), если соединялись с интерлейкинами-17. Интенсивность флуоресценции оценивали методом проточной цитометрии: с ее помощью исследователи узнали, какие именно интерлейкины-17 выделяются и в каких количествах. Таким же способом определили, рецепторы к каким цитокинам присутствуют на поверхности плацентарных макрофагов.

Выяснилось, что и в первом триместре на сроке 9−12 недель, и непосредственно перед родами плацентарные макрофаги образуют интерлейкины-17 по крайней мере двух разновидностей: IL-17A и IL-17 °F. Однако не вполне понятно, как регулируется выработка этих веществ, так как на самих плацентарных макрофагах практически нет рецепторов к интерлейкинам-17. Если бы они были, тогда, скорее всего, высокая концентрация IL-17 активировала бы их и тем самым «отключала» свое собственное увеличение. Тем не менее количество рецепторов к интерлейкинам-17 может быть небольшим в целях защиты. В экспериментах на культурах иммунных клеток ранее было показано, что IL-17 активируют макрофаги и провоцируют воспалительные реакции. Если этот процесс запустится в плаценте, ребенку может грозить гибель. Поэтому, скорее всего, интерлейкины-17 у беременных практически не принимают участия в иммунных процессах.

Предыдущие исследования показали, что уровень интерлейкинов-17 в крови беременных и не беременных женщин статистически не отличается, а его повышение может привести к преждевременным родам. Но, как показало новое исследование, концентрация IL-17A и IL-17 °F все же меняется в зависимости от срока вынашивания. В первом триместре она значимо выше, а к моменту родов снижается практически до величин, свойственных не беременным женщинам. Авторы статьи предполагают, что в начале беременности эти интерлейкины способствуют миграции клеток эндотелия сосудов. Поскольку последние выделяют стимуляторы роста кровеносных сосудов (проангиогенные факторы), можно сказать, что интерлейкины-17 в первом триместре беременности регулируют появление новых кровеносных сосудов в плаценте. [ ... ]

Читать полностью

Суд отправил гомеопатов на «пересдачу»

Стороны оказались не готовы к судебным прениям.
Добавить в закладки
Комментарии

В понедельник Арбитражный суд города Москвы рассмотрел иск компании «АлексАнн», производящей гомеопатические препараты для животных, к Комиссии по борьбе с лженаукой и фальсификацией научных исследований при Президиуме РАН. Однако никакого решения вынесено не было. Следующее судебное заседание состоится 25 июля.

«АлексАнн» требует признать сведения, опубликованные в Меморандуме № 2 (гомеопатия), несоответствующими действительности, а также чтобы РАН публично их опровергла. Кроме того, в компании намерены взыскать с академии 30 миллионов рублей в качестве компенсации морального ущерба.

«Суд откладывает рассмотрение спора по существу на 25 июля в 10:30 в этом же зале. Истцу в срок до 16 июля представить в суд и лицам, участвующим в деле, письменную позицию с учетом отзыва второго ответчика», — постановила судья Яна Шудашова, рассматривающая дело.

Сегодняшнее заседание было назначено на 10:00, однако начали его только в 10:30, и заняло оно всего 20 минут. Половину из них суд потратил на то, что разбирался с неправильным оформлением документов у ответчика и у истца. Судья негодовала и выговаривала обеим сторонам, как школьникам. [ ... ]

Читать полностью

Гигантские динозавры постарели на несколько десятков миллионов лет

Среди факторов, позволивших им стать такими громадными, — полые элементы скелета и необычайно толстые кости задних конечностей.
Добавить в закладки
Комментарии

Группа аргентинских палеонтологов описала новый вид динозавра. Вероятно, это первый среди гигантских представителей этого надотряда. Его скелет демонстрирует те черты, которые позднее позволили динозаврам стать крупнейшими животными в истории Земли, непревзойденными в этом отношении и по сию пору. Ранее считалось, что такие специализированные черты «гигантизма» возникли среди динозавров на 30 миллионов лет позже. Соответствующая статья опубликована в Nature Ecology & Evolution.

Авторы новой работы описали неизвестный ранее вид Ingentia prima (буквально «первая огромная») динозавра триасового периода, жившего примерно 210—205 миллионов лет назад. Им удалось найти фрагменты скелета древнейшего из известных завроподоморфов (подотряда особо больших ящеротазовых динозавров): позвонки, часть из которых полые, элементы лопатки, кости передних и задних конечностей. Скелет неполный, поэтому оценка размеров животного ориентировочная — 8—10 метров в длину при массе в 7—10 тонн. Палеонтологи отнесли его к роду Lessemsaurus.

Особо большой интерес вызывает даже не сам размер динозавра, хотя для того отрезка триасового периода он и рекордно большой. Важны те черты, что позволили Ingentia prima стать крупнее любого современного наземного животного, — в первую очередь это полые позвонки. За счет облегчения скелета, и в особенности позвоночника, динозаврам было куда проще наращивать свою массу без чрезмерного утяжеления костяка. После их вымирания крупные наземные животные больше не имели полых позвонков и так до сих пор не «переоткрыли» их. Поэтому сегодня даже крупнейшие слоны заметно легче и меньше Ingentia prima и его куда более крупных будущих родственников, которые к меловому периоду достигли массы в 70 и, возможно, даже 90 тонн.

Сегодня у потомков динозавров (птиц) также есть воздушные полости в костях скелета и воздушные мешки, однако служат они не для облегчения гигантских тел, а для упрощения полета. Млекопитающие таких прогрессивных особенностей не имеют. Поэтому, а также из-за отсутствия перьев, среди млекопитающих крайне мало хороших летунов, да и те, что есть, например летучие мыши, не могут успешно конкурировать днем с птицами (за исключением нескольких видов). Это вынуждает их прятаться днем и быть активными ночью, как некогда нелетающим млекопитающим эпохи наземных динозавров. [ ... ]

Читать полностью