Наночастинки російських вчених поліпшать якість "тривимірного рентгена"

Опубликованно 15.06.2019 04:03

МОСКВА, 14 чер – РІА Новини. Російські біофізики і хіміки створили наночастинки, здатні різко підвищити роздільну здатність томографів і одночасно придатні для створення препаратів, здатних знищувати мікробів і ракові клітини. Їх опис було представлено в Journal of Nanomaterials.

"Ми вже створили і вивчили властивості наночастинок з оксиду вольфраму, які володіють яскраво вираженою бактерицидною активністю, а також здатність вибірково вбивати ракові клітини. Таким чином, зараз наша команда працює у двох напрямках. Ми вже отримали патент на схему синтезу", — розповідає Антон Попов з Інституту теоретичної та експериментальної біофізики РАН в Пущино.

Як добре знає будь-який відвідувач лікарні, класичні рентгенівські установки можуть отримувати двовимірні зображення окремих органів, кінцівок і різних тканин тіла, просвічуючи їх пучками рентгенівських хвиль. Так можна знаходити переломи, великі пухлини та інші небезпечні освіти, але не можна точно оцінити їх розміри, масу, об'єм і структуру.

Всі ці завдання можна вирішити, використовуючи так звані комп'ютерні томографи – прилади, що використовують рентген для отримання пошарових" знімків тіла або органів. Принцип їх роботи дуже простий – при проходженні через тіло пучки цих хвиль послаблюються за дуже чіткої математичної закономірності, поглинаючись і взаємодіючи з тканинами.

21 березня 2018, 14:19Російські вчені створили наночастинки, вибірково вбивають бактерій

Це дозволяє отримувати тривимірні фотографії внутрішніх органів тіла, а також інших непрозорих і не обов'язково "живих" об'єктів, наприклад, обгорілих папірусів з Помпей, обстрілюючи їх пучками рентгена з різних кутів і поєднуючи спостереження за їх рухом за допомогою комп'ютера.

Якість цих знімків, як зазначає Попов, можна підвищити, якщо ввести в досліджуваний орган або об'єкт особливі речовини, які будуть особливо активно взаємодіяти з рентгенівським випромінюванням. Це зробить картинку більш контрастною і спростить комп'ютера завдання "складання тривимірної версії зображення.

Краще всього для цих цілей підходять сполуки, що містять у собі важкі атоми, однак на цю роль, в силу токсичності, високої вартості та інших недоліків, підходять далеко не всі містять їх речовини. З цієї причини сьогодні в комп'ютерній томографії використовуються два елементи – йод і барій. І той, і інший далеко не ідеальні і вчені давно шукають їм заміну.

Як передає прес-служба ИТЭБ РАН, Попов і його колеги знайшли більш зручну, безпечну і ефективну альтернативу для йодних ін'єкцій і неприємні на смак розчинів солей барію, експериментуючи з наночастинками з трехокиси вольфраму.

Нещодавно російські вчені і багато їх закордонні колеги з'ясували, що мініатюрні фрагменти цього з'єднання можуть проникати всередину бактерій і ракових клітин і знищувати їх, якщо підсвітити їх світлом або іншими формами електромагнітних хвиль. Це дозволяє використовувати їх для діагностики і лікування раку, очищення води та багатьох інших цілей.

© Han et al. / Journal of Nanomaterials 2019Наночастинки з триоксиду вольфраму, створені російськими биофизиками і хіміками

© Han et al. / Journal of Nanomaterials 2019

Наночастинки з триоксиду вольфраму, створені російськими биофизиками і хіміками

З іншого боку, ці ж наночастинки, як недавно з'ясували фізики, дуже добре поглинають рентгенівське випромінювання, перевершуючи в цьому відношенні і йод, і барій. Для цього, однак, необхідно було якось поміняти їх властивості таким чином, щоб шматочки триоксиду вольфраму не вбивали навколишні клітини при проведенні комп'ютерної томографії.

Російські вчені вирішили цю проблему, простеживши за тим, що відбувається з "голими" наночастинками подібного роду при їх опроміненні рентгеном, а також вивчивши те, як зміняться їх властивості при покритті різними полімерами.

Для цього вчені виростили кілька типів наночастинок WO3, обробили частина з них декстраном, цукристим полімером, з якого складається наліт на зубах, а також іншими органічними речовинами. Після цього вони підготували особливий колоїдний розчин на їх основі і додали його в поживні середовища до культур і стовбурових ракових клітин.

Як виявилося, подібний прийом зробив наночастинки нешкідливими і для тих, і для інших клітин. Триоксид вольфраму не викликав їх масової загибелі навіть при дуже високій концентрації частинок. З іншого боку, полімерна оболонка не позбавила цей матеріал всіх її позитивних якостей, важливих для використання у томографії або при діагностиці раку.

Ця методика виробництва наночастинок, за словами її творців, була нещодавно успішно запатентована ними в Росії. Вчені сподіваються, що їх відкриття не тільки поліпшить роботу комп'ютерних томографів, але і дозволить створити нові методики одночасній терапії і діагностики раку.

28 лютого 2018, 11:25Фізики з Росії створили бездротову" версію ключової частини МРТ

Категория: Новости