Новый тип биологической визуализации с помощью многофункциональных наночастиц

      Комментарии к записи Новый тип биологической визуализации с помощью многофункциональных наночастиц отключены

Новый тип биологической визуализации с помощью многофункциональных наночастиц

Обнаружение отдельной раковой клетки, оторвавшейся от опухоли и циркулирующей по всему организму с током крови с опасностью колонизировать новый орган, похоже на поиски иголки в стоге сена. Но новый способ визуализации, созданный учеными Вашингтонского университета (University of Washington – UW) – первый шаг на встречу к тому, дабы сделать это вероятным.

Ученые Вашингтонского университета создали многофункциональную наночастицу, ликвидирующую фоновый шум и талантливую обеспечить более правильную медицинскую визуализацию. По существу исследователи удаляют целый стог сена, и благодаря собственному броскому блеску иголка делается четко видна. Об успешной демонстрации основанной на фотоакустическом эффекте визуализации сообщается 27.07.2010 в издании Nature Communications.

Наночастицы являются перспективными контрастирующими агентами для сверхчувствительной медицинской визуализации. Но при всех способах, не применяющих радиоактивных меток, окружающие ткани, в большинстве случаев, подавляют не сильный сигналы, не давая возможности найти одну либо пара раздельно забранных клеток.

«Не обращая внимания на то, что ткани не так действенно, как контрастирующие вещества, генерируют фоновый сигнал, он весьма силен, поскольку количество ткани намного больше, чем количество контраста», – говорит ведущий создатель изучения доктор наук биоинженерии Вашингтонского университета Сяоху Гао (Xiaohu Gao).

Снова представленная учеными наночастица в первый раз решает эту проблему, сочетая в себе сходу два применяемых чтобы получить изображение свойства, что отличает данный способ от всего того, что сейчас было предположено в области медицинской визуализации.

Для устранения фоновых шумов ученые объединили магнитные особенности собственной частицы и фотоакустическую визуализацию. Для получения колебаний наночастиц за счет их магнитных ядер они применили пульсирующее магнитное поле. После этого, применяв способы обработки изображений, они удалили с фотоакустической картины все, не считая вибрирующих пикселей.

Внешнее магнитное поле притягивает
наночастицы благодаря их магнитным ядрам.
В то время, когда поле выключается, ткань расслабляется,
частицы возвращаются в исходное положение.
(Credit: Xiaohu Gao, University of Washington)

Гао сравнивает собственный новый способ с «Tourist Remover» – программой для редактирования фотографий, которая разрешает фотографу удалять изображения вторых людей, соединив в один пара снимков одного и того же места и сохранив лишь неподвижные части картины. «Мы используем весьма похожую стратегию», – говорит Гао. «Но вместо стационарных частей, мы сохраняем лишь движущиеся».

«Для получения колебаний частиц мы используем внешнее магнитное поле», – растолковывает ученый. «Имеется лишь один тип частиц, каковые будут колебаться на частоте отечественного магнитного поля – это отечественная личная частица».

Опыты с неестественными тканями продемонстрировали, что способ может полностью подавлять сильный фоновый сигнал. В будущем ученые планируют продублировать полученные результаты на лабораторных животных.

30-нанометровая частица состоит их магнитного ядра из оксида железа и узкой золотой оболочки, окружающей частицу, но не соприкасающейся с ее центром. Оболочка из золота поглощает инфракрасный свет и возможно использована чтобы получить оптическое изображение, проведения тепловой терапии либо для связывания с биомолекулами, благодаря которым наночастица возможно захвачена определенными клетками.

30-нанометровая частица складывается из
магнитного ядра и узкой золотой
оболочки, которая окружает частицу,
но не соприкасается с ее центром.
(Credit: Xiaohu Gao, University of Washington)

Несколько Гао объединила эти функции в одной частице еще в прошлых изучениях, что весьма тяжело сделать из-за ее мелкого размера.

«В наночастицах один плюс один довольно часто меньше, чем два», – говорит Гао. «Отечественная прошлая работа продемонстрировала, что один плюс один предположительно составит двум. Эта статья обосновывает, что один плюс один, в конечном счете, больше, чем два».

Первые способы биологической визуализации, показавшиеся в 50-х годах прошлого века, употреблялись для определения анатомических структур в организма – для эмбрионов и обнаружения опухолей. Второе поколение – для функционального мониторинга. К примеру, функциональная магнитно-резонансная томография, fMRI, по применению кислорода в мозге определяет картину его активности.

Новое поколение изображений будет визуализацией молекул, утверждает соавтор изучения Мэттью О’Доннелл (Matthew O’Donnell), доктор наук UW и декан инженерного факультета.

Это будет означать, что подсчёт количества и медицинские анализы клеток возможно будет создавать в организма. Иначе говоря вместо исследования тканей и проведения биопсии под микроскопом, визуализация сможет определять своеобразные белки либо аномальную активность конкретно в их источнике.

В верхнем последовательности фотоакустические изображения, полученные с применением золотых наностержней (слева), новой частицы ученых их UW, складывающейся из оболочки и магнитного ядра из золота (в центре), и простой магнитной наночастицы (справа). В нижнем последовательности те же изображения по окончании удаления невибрирующих пикселей. Полученное посредством магнитного ядра наночастицы изображение сохраняет яркость благодаря ее золотой оболочке.
(Credit: Xiaohu Gao, University of Washington)

Но дабы это случилось, нужно увеличение пределов достоверности визуализации.

«Сейчас, применяя биомаркеры, мы можем заметить, где находится много больных клеток», – говорит О’Доннелл. «Посредством отечественного способа возможно достигнуть высокой степени точности, быть может, уровня одной клетки».

Исследователи протестировали и применяли способ фотоакустической визуализации – разрабатываемую на данный момент недорогую разработку, чувствительную к малым трансформациям особенностей тканей и талантливую попадать в мягкие ткани на глубину нескольких сантиметров. Способ трудится за счет импульсов лазерного излучения, легко нагревающих клетку. Это тепло приводит к клетки и образование ультразвуковых волн, каковые распространяются по ткани к ее поверхности.

Данный новый способ в обязательном порядке обязан использоваться и в других типах визуализации, считают авторы разработки.

Аннотация к статье: Yongdong Jin, Congxian Jia, Sheng-Wen Huang, Matthew O’Donnell, Xiaohu Gao. Multifunctional nanoparticles as coupled contrast agents

Магнитомеханическое отношение для электрона


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: