Химики изобрели революционную методику 3D МРТ сканирования костей
Химики из Тринити-колледжа в Дублине, в сотрудничестве с RCSI, разработали новый революционный метод сканирования, который позволяет получать 3D изображения костей с очень высоким разрешением - не подвергая пациентов воздействию рентгеновского излучения.
Химики присоединили люминесцентные соединения к крошечным структурам из золота, с образованием биологически безопасных 'наночастиц ', которые притягиваются к богатым кальцием поверхностях, которые появляются, когда на костях появляются трещины, даже микроскопического уровня. Эти наноагенты четко указывают и очерчивают трещины, образовавшиеся в костях, что позволяет исследователям получить максимальное полное 3D изображение поврежденных областей.
Разработанная методика будет иметь большое значение в здравоохранении, так как она может быть использована для диагностики прочности костей и обеспечивают детальный план степени повреждения и точного позиционирования любой травмы или участка повреждения. Кроме того, эта информация должна помочь во многих случаях предотвратить потребность в костных имплантатах, а также стать одним из методов ранней диагностики для людей с высоким риском дегенеративных заболеваний костей, таких как остеопороз.
Результаты исследования проведенного группой ученых, во главе с профессором химии, Тори Гуннлаугссон и аспирантом Эстер Сарендер, были опубликованы в ведущем журнале Chem.
Профессор Гуннлаугссон сказал: "Эта работа является результатом многолетнего успешного сотрудничества между химиками Trinity и медицинских и технических экспертов из RCSI. Мы показали, что мы можем добиться получения трехмерной карты повреждения кости, визуализируя так называемые микротрещины, с помощью использования неинвазивной техники люминесцентной визуализации. Наноагент, который мы разработали, позволяет визуализировать характер и степень повреждения , с разрешением, которое ранее было не возможно . Это важный шаг вперед в плане разработки целевых контрастных агентов для использования в клинической практике, в целях костной диагностики ".
Профессор Ли сказал: " Ежедневные нагрузки на кости приводят к развитию микротрещин. Но они, как правило, регенерируют достаточно быстро . Если же микротрещины появляются быстрее, чем процесс регенерации, то количество микротрещин увеличивается , и это значительно ослабляет структуру костей. Такие процессы возникают у спортсменов и приводят к стресс - переломам. У пожилых людей, страдающих остеопорозом, происходит накопление микротрещин, потому что восстановление костной ткани нарушено, и это приводит к переломам костей, чаще всего, в области бедра, запястья и позвоночнике. Существующие методы, с использованием рентгеновского излучения, могут дать информацию о количестве костной ткани, но они дают мало информации о качестве костной ткани ".
Он продолжил: "С помощью нашего нового наноагента для маркировки микротрещин и их обнаружения с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ), мы надеемся измерять как количество, так и качество костной ткани и выявить тех, кто подвергаются наибольшему риску переломов и назначить соответствующее лечение.
Ранняя диагностика слабых костей до того, как происходит перелом, позволит уменьшить потребность в операциях и имплантатах - профилактика лучше, чем лечение ".
В дополнение к беспрецедентному способу получения изображения, эта методика является еще одним методом, не подвергающим пациента воздействию рентгеновского излучения. Излучение в красном спектре, которое возникает при использовании золотых наноагентов , используемых в этой альтернативной методике, являются биологически безопасными – золото в различных формах уже достаточно давно используется в медицине и доказало свою безопасность .
Д-р Эстер Сарендер, из Тринити, сказал: "Эти наноагенты имеют большой потенциал для клинического применения. Во-первых, с помощью наночастиц золота, нам удалось снизить общую концентрацию агента, который необходимо ввести в организм, что является идеальным с клинической точки зрения. Во-вторых, с помощью того, что называется "двухфотонное возбуждение" мы смогли получить изображения, используя длинно волновые возбуждения, которые безвредны для биологических тканей ".
Она добавила: "Эти наноагенты чем- то подобны контрастным агентам, которые в настоящее время используются в клинике для МРТ исследований, и, следовательно, имеют потенциал, для появления в будущем новых методов медицинской диагностики костных заболеваний. В частности, путем замены контраста с содержанием гадолиния на наноагенты, можно широко использовать эту методику МРТ, наряду с рентгеновской и компьютерной томографии (КТ) ".