Материалы портала «Научная Россия»

Ученые ИНХ СО РАН выяснили, что соединения лантаноидов способны работать как контрастное вещество для МРТ

Ученые ИНХ СО РАН выяснили, что соединения лантаноидов способны работать как контрастное вещество для МРТ
Эти вещества чувствительны к локальной температуре тканей в организме, а значит, способны определять многие опухоли на ранних стадиях

Сибирские ученые обнаружили, что соединения лантаноидов чувствительны к локальной температуре тканей в организме, а значит, способны определять многие раковые опухоли на ранних стадиях, работая как контрастное вещество при магнитно-резонансной томографии (МРТ), сообщает издание «Наука в Сибири». Статья об этом опубликована в журнале Sensors and Actuators B: Chemical

Исследователи называют эти вещества зондами, но есть существенное отличие: в организм пациенту не вводят объемную конструкцию, а делают инъекцию раствора. «Известно, что при некоторых разновидностях онкологических заболеваний в ткани опухоли температура повышается на значение от долей до нескольких градусов. Поэтому измерение локальной температуры может помочь в ранней диагностике онкологических заболеваний, а также заболеваний, связанных с воспалениями», — говорит автор статьи, ведущий научный сотрудник Института неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН доктор химических наук Сергей Павлович Бабайлов.

Лантаноиды — тяжелые металлы, которые применяются в микроскопических «температурных датчиках», опасны для человека: они могут повреждать ДНК, поэтому используются не сами по себе, а в составе хелатных соединений, или хелатов (от лат. chela — «клешня»). В таком случае ион металла окружает циклический лиганд, словно заключая его в свои клешни. Получается достаточно устойчивый комплекс, который мешает частицам тяжелых металлов освободиться и попасть в организм.

Метод МРТ основан на явлении ядерного магнитного резонанса. В диагностике используются ядра с ненулевыми значениями спинов, чаще всего это ядра водорода, входящие в состав воды, из которой в основном состоит человеческий организм. Если воздействовать на них внешним магнитным полем, спины будут либо сонаправлены, либо противоположны ему — возникнет намагниченность. После прекращения резонансного радиочастотного излучения спины будут релаксировать, то есть возвращаться в свое первоначальное состояние, в разных тканях это происходит с разной скоростью. Изменение времени релаксации регистрируют МРТ-сканерами. Контрастное вещество при МРТ применяется для того, чтобы получить более детальные снимки.

В качестве контрастного вещества для магнитно-резонансной томографии используются и хорошо изученные соединения гадолиния. Однако металлы, которые исследуют в ИНХ СО РАН (празеодим, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий), несмотря на принадлежность к той же химической группе, то есть к лантаноидам, существенно отличаются от гадолиния по свойствам. В частности, комплексы, содержащие эти элементы, оказались чувствительны к температуре: при ее изменении у них меняется резонансная частота, что можно регистрировать при МРТ. Сейчас локальное повышение температуры на поверхности тела смотрят с помощью специальной инфракрасной камеры, тепловизора. Контрастные вещества же способны измерить температуру тканей в организме на любой глубине. Это подтвердили эксперименты с мышами на сверхвысокопольном магнитно-резонансном томографе в ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН». 

Сложность заключается в том, что на сигналы, которые получают исследователи, влияют и другие факторы, например кислотно-щелочной состав, отличный в разных органах человека. У хелатов вообще непростой для изучения характер: в некоторых комплексах лиганд находится в так называемой конформационной динамике, проще говоря, двигается, и это меняет свойства соединения. Подвержены хелаты и межмолекулярной динамике — так, в соединении с тулием молекула воды часть времени находится внутри, а часть времени снаружи комплекса (происходит межмолекулярный химический обмен). «В некоторых случаях сигнал становится слишком слабым, чтобы регистрировать его прибором, он может быть заметен при высокой температуре и не заметен при относительно низкой, в то время как нужно, чтобы был охвачен диапазон температур от 34 °C до 42 °C, соответствующий возможной температуре человеческого тела», — рассказывает Сергей Бабайлов. Ученым еще предстоит определить условия, в которых регистрируемые результаты будут достоверными.

«Сейчас наша лаборатория проводит обширные фундаментальные исследования. Нужно не только учитывать изменчивость хелатов, но и создать безопасные в применении комплексы. Они должны обладать термодинамической устойчивостью (быть стабильны в водной среде) и кинетической устойчивостью, то есть не обмениваться ионами металлов с другими соединениями в организме человека, например белками и ферментами», — говорит Сергей Бабайлов.

Работа проводится в сотрудничестве с ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН», Международным томографическим центром СО РАН и Томским политехническим университетом.

 

Источник: www.sbras.info

лантаноиды мрт

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий

Информация предоставлена Информационным агентством "Научная Россия". Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.