Thứ tư, ngày 13 tháng 2 năm 2013.- Các nhà khoa học thuộc Viện Khoa học Quang tử (ICFO) của UPC tại Castelldefels (Barcelona) đã quản lý để phát triển các nguyên tử nhân tạo để tạo ra cộng hưởng từ trong các tế bào ở quy mô phân tử, có thể cách mạng hóa lĩnh vực chẩn đoán hình ảnh y tế .
Nghiên cứu, được thực hiện với sự hợp tác của Đại học CSIC và Macquarie của Úc, đã phát triển một kỹ thuật mới, tương tự như chụp cộng hưởng từ nhưng với độ phân giải và độ nhạy cao hơn nhiều, cho phép quét từng tế bào.
Công trình, được công bố trên tạp chí "Nature Nanotech", được dẫn dắt bởi Tiến sĩ Romain Quidant.
Theo báo cáo của ICFO, nghiên cứu đã quản lý sử dụng các nguyên tử nhân tạo, các hạt nano kim cương pha tạp có tạp chất nitơ, để có thể thăm dò các từ trường rất yếu, chẳng hạn như các hạt được tạo ra trong một số phân tử sinh học.
Hình ảnh cộng hưởng từ thông thường ghi lại từ trường của hạt nhân nguyên tử của cơ thể đã bị kích thích trước đó bởi một trường điện từ bên ngoài, và theo phản ứng của tất cả các nguyên tử này, sự tiến hóa của một số bệnh có thể được theo dõi và chẩn đoán với độ phân giải milimet.
Tuy nhiên, trong cộng hưởng thông thường, các vật thể nhỏ hơn không có đủ nguyên tử để quan sát tín hiệu phản hồi.
Kỹ thuật cải tiến do ICFO đề xuất cải thiện đáng kể độ phân giải lên tới thang đo nanomet (lớn hơn 1.000.000 lần so với milimet), giúp có thể đo được từ trường rất yếu, chẳng hạn như từ trường được tạo ra bởi protein.
Michael Geiselmann, nhà nghiên cứu của ICFO giải thích: "Phương pháp của chúng tôi mở ra cơ hội để thực hiện cộng hưởng từ cho các tế bào biệt lập, có được nguồn thông tin mới để hiểu rõ hơn về các quá trình trong tế bào và chẩn đoán bệnh ở quy mô này.
Cho đến nay, chỉ có thể đạt được độ phân giải đó trong phòng thí nghiệm, sử dụng các nguyên tử riêng lẻ ở nhiệt độ gần bằng 0 tuyệt đối, khoảng -273 độ C.
Các nguyên tử riêng lẻ có cấu trúc rất nhạy cảm với môi trường xung quanh và có khả năng lớn để phát hiện các trường điện từ gần đó, nhưng chúng rất nhỏ và dễ bay hơi đến mức chúng cần được làm lạnh đến nhiệt độ gần bằng 0 để xử lý chúng, trong một quá trình rất phức tạp đòi hỏi phải có môi trường làm cho các ứng dụng y tế có thể của nó không khả thi.
Tuy nhiên, các nguyên tử nhân tạo được sử dụng bởi nhóm của Quidant được hình thành do tạp chất nitơ thu được trong một tinh thể kim cương nhỏ.
"Tạp chất này có độ nhạy tương tự như một nguyên tử riêng lẻ nhưng rất ổn định ở nhiệt độ phòng nhờ sự đóng gói của nó. Vỏ kim cương này cho phép chúng ta xử lý tạp chất nitơ trong môi trường sinh học và do đó, cho phép chúng ta quét các tế bào", Quidant đã tranh luận.
Để có thể bẫy và điều khiển các nguyên tử nhân tạo này, các nhà nghiên cứu sử dụng ánh sáng laser, có chức năng như một cái kẹp có khả năng hướng chúng lên trên bề mặt của vật thể cần nghiên cứu và do đó nhận được thông tin từ các từ trường nhỏ tạo nên nó.
Sự xuất hiện của kỹ thuật mới này có thể cách mạng hóa lĩnh vực chẩn đoán hình ảnh y tế, vì nó tối ưu hóa đáng kể độ nhạy của phân tích lâm sàng và do đó, cải thiện khả năng phát hiện bệnh sớm hơn và điều trị thành công hơn.
Nguồn:
Tags:
Các LoạI ThuốC Khác Nhau Sức khỏe
Nghiên cứu, được thực hiện với sự hợp tác của Đại học CSIC và Macquarie của Úc, đã phát triển một kỹ thuật mới, tương tự như chụp cộng hưởng từ nhưng với độ phân giải và độ nhạy cao hơn nhiều, cho phép quét từng tế bào.
Công trình, được công bố trên tạp chí "Nature Nanotech", được dẫn dắt bởi Tiến sĩ Romain Quidant.
Theo báo cáo của ICFO, nghiên cứu đã quản lý sử dụng các nguyên tử nhân tạo, các hạt nano kim cương pha tạp có tạp chất nitơ, để có thể thăm dò các từ trường rất yếu, chẳng hạn như các hạt được tạo ra trong một số phân tử sinh học.
Hình ảnh cộng hưởng từ thông thường ghi lại từ trường của hạt nhân nguyên tử của cơ thể đã bị kích thích trước đó bởi một trường điện từ bên ngoài, và theo phản ứng của tất cả các nguyên tử này, sự tiến hóa của một số bệnh có thể được theo dõi và chẩn đoán với độ phân giải milimet.
Tuy nhiên, trong cộng hưởng thông thường, các vật thể nhỏ hơn không có đủ nguyên tử để quan sát tín hiệu phản hồi.
Kỹ thuật cải tiến do ICFO đề xuất cải thiện đáng kể độ phân giải lên tới thang đo nanomet (lớn hơn 1.000.000 lần so với milimet), giúp có thể đo được từ trường rất yếu, chẳng hạn như từ trường được tạo ra bởi protein.
Michael Geiselmann, nhà nghiên cứu của ICFO giải thích: "Phương pháp của chúng tôi mở ra cơ hội để thực hiện cộng hưởng từ cho các tế bào biệt lập, có được nguồn thông tin mới để hiểu rõ hơn về các quá trình trong tế bào và chẩn đoán bệnh ở quy mô này.
Cho đến nay, chỉ có thể đạt được độ phân giải đó trong phòng thí nghiệm, sử dụng các nguyên tử riêng lẻ ở nhiệt độ gần bằng 0 tuyệt đối, khoảng -273 độ C.
Các nguyên tử riêng lẻ có cấu trúc rất nhạy cảm với môi trường xung quanh và có khả năng lớn để phát hiện các trường điện từ gần đó, nhưng chúng rất nhỏ và dễ bay hơi đến mức chúng cần được làm lạnh đến nhiệt độ gần bằng 0 để xử lý chúng, trong một quá trình rất phức tạp đòi hỏi phải có môi trường làm cho các ứng dụng y tế có thể của nó không khả thi.
Tuy nhiên, các nguyên tử nhân tạo được sử dụng bởi nhóm của Quidant được hình thành do tạp chất nitơ thu được trong một tinh thể kim cương nhỏ.
"Tạp chất này có độ nhạy tương tự như một nguyên tử riêng lẻ nhưng rất ổn định ở nhiệt độ phòng nhờ sự đóng gói của nó. Vỏ kim cương này cho phép chúng ta xử lý tạp chất nitơ trong môi trường sinh học và do đó, cho phép chúng ta quét các tế bào", Quidant đã tranh luận.
Để có thể bẫy và điều khiển các nguyên tử nhân tạo này, các nhà nghiên cứu sử dụng ánh sáng laser, có chức năng như một cái kẹp có khả năng hướng chúng lên trên bề mặt của vật thể cần nghiên cứu và do đó nhận được thông tin từ các từ trường nhỏ tạo nên nó.
Sự xuất hiện của kỹ thuật mới này có thể cách mạng hóa lĩnh vực chẩn đoán hình ảnh y tế, vì nó tối ưu hóa đáng kể độ nhạy của phân tích lâm sàng và do đó, cải thiện khả năng phát hiện bệnh sớm hơn và điều trị thành công hơn.
Nguồn:
