Cercetătorii de la Institutul de Fizică Laser din SB RAS dezvoltă o metodă de spectroscopie pulsată terahertz pentru diagnosticarea diabetului zaharat în funcție de caracteristicile apei din plasmă. De asemenea, oamenii de stiinta sunt de lucru pentru a crea o tehnologie pentru detectarea non-invazive a acestei boli.
Caracteristicile de frecvență ale radiației terahertz acoperă o gamă de 0,1 până la 10 THz. Sursele de bandă largă au fost obținute de la 0,1 la 4 THz, care sunt utilizate în spectroscopia pulsului THz.
Metoda oamenilor de știință din Siberia se bazează pe efectul sensibilității radiațiilor din gama terahertz asupra apei. Măsurată prin spectroscopia THz, caracteristica este starea H20 în sine, care predomină în probele biologice. Schimbările în proporțiile de apă liberă și legată, schimbarea timpilor de relaxare pentru fiecare dintre aceste stări - toate acestea se manifestă în intervalul de frecvență THz. Substanțele care se găsesc în plasma sanguină sau în unele soluții au un efect foarte mare asupra H2O. Acest fluid poate fi legat de hidrogen liber sau legat cu molecule de apă vecine sau molecule de substanțe dizolvate. De asemenea, este capabil să înconjoară moleculele de substanțe dizolvate (de exemplu, zaharuri), creând coji de hidratare. Deci, în jurul moleculei de glucoză este de 18 din moleculele sale, în jurul moleculei proteinei principale de transport al albuminei - aproximativ 300. În plus, există un schimb constant de molecule de apă între starea legată și liberă.
Terahertz Spectroscopie permite caracterizarea detaliată a moleculelor H₂O: determina timpii lor de relaxare, pentru a înțelege modul în care se schimbă pentru a măsura ceea ce se întâmplă în interacțiunea proteinelor și substraturile lor în soluție.
Acum, spectroscopia pulsului THz se dezvoltă în mod activ în legătură cu diagnosticul de cancer la Universitatea de Stat din Moscova. NE Bauman, MV Lomonosov, Universitatea de Stat din Moscova, Universitatea Națională de Cercetare din Sankt Petersburg pentru Tehnologii Informaționale, Mecanică și Optică și alte institute. Vasele sanguine ale tumorii acumulează o mulțime de apă și, prin conținutul său, cu ajutorul radiațiilor de teracotă, este posibilă definirea clară a limitei tumorii.
Siberian dezvoltat de oamenii de stiinta terahertz metoda de spectroscopie de impulsuri funcționează după cum urmează: mici cu laser femtosecunde strălucește pe semiconductor, care sub influența acestei începe să genereze radiații terahertz, dar este deja direcționată către eșantion. Detectarea are loc și pe cristalele semiconductoare. Observând comportamentul semnalului, este posibil să se determine caracteristicile unei anumite substanțe.
Pentru a detecta schimbări mici în soluții și pentru a spori fiabilitatea diferențelor observate, cercetătorii de la Novosibirsk sugerează folosirea a două metode independente: măsurarea spectrelor de transmisie și de reflexie ale probelor.
"De ce folosim simultan două tehnologii?" Fiecare spectrometru are propriile caracteristici și funcționează mai bine la anumite frecvențe. Pentru a investiga frecvențe joase de aproximativ 0.1 THz, trebuie să operăm într-o celulă (adică să trecem), dar pe de altă parte există o altă bandă - de aproximativ 1-3 THz, unde este mai bine să lucrezi la reflecție. Prin urmare, pentru a descrie întregul spectru bine, aplicăm ambele ", a spus cercetătorul.
Capacitățile metodei au fost prezentate într-un studiu al plasmei sanguine de șobolan cu diabet experimental indus. La animalele experimentale au avut această boală, ele sunt în sânge o dată administrat alaksan substanță, interacționează în mod specific cu celule ale pancreasului, în care se produce insulină, iar aceste celule mor, din cauza care șobolanul dezvolta primul tip de diabet, este caracterizat prin niveluri ridicate de hormoni steroizi și glucoză în sânge. Aceste modificări cresc în funcție de timpul scurs de la administrarea medicamentului.
Oamenii de știință au lucrat cu animale, dezvoltarea diabetului în care a fost de 14 zile. Plasma sanguină a fost examinată prin spectroscopie terahertz și fluorescență.
Șobolanii din administrarea de alaxan reacționează diferit în funcție de starea lor inițială. Unele sunt foarte calde, diabetul lor se dezvoltă rapid și tare, alții chiar mor în prima zi sau două. Și altele sunt practic insensibile la administrarea acestei substanțe și dacă prezintă simptome, atunci într-o măsură mult mai mică. Cu metoda noastră, putem împărți spectrele de plasmă de sânge de șobolani sănătoși din grupul de control și diabet zaharat rezistente (aici nu este foarte variată) și cei care reacționează violent la această boală „, - spune Olga Cherkasova.
În viitorul apropiat, oamenii de știință speră să efectueze cercetări asupra plasmei sanguine umane, aici lucrează deja în contact strâns cu medicii.
Plasma sanguina in sine este foarte diferita in compozitie. Dacă șobolanii sunt gălbui și lichizi, atunci oamenii - mai vâscoși, conțin multe substanțe diferite, deci este mai greu să lucrezi cu acestea, - a spus cercetătorul. - Acum stabilim contacte cu Institutul de Cercetări pentru Limfologia Clinică și Experimentală a FIC ICG al SB RAS, au o clinică proprie și au fost deja primite acorduri preliminare. De asemenea, avem contacte cu Institutul de Cercetări Medicale Experimentale și Clinice. O altă problemă este că radiația terahertz nu a fost încă pe deplin înțeleasă. Nu este clar modul în care interacționează cu celulele, care sunt limitele utilizării sale de diagnostic, nu sunt cunoscute doze sigure de radiații. Dacă există standarde sanitare pentru alte intervale, atunci acestea nu au fost încă dezvoltate pentru această radiație. În plus față de expunerea directă la organismul iradiat, este necesar, de exemplu, să aflăm ce consecințe la distanță va avea asupra oamenilor care servesc aceste facilități.
De asemenea, cercetătorii de la Novosibirsk dezvoltă diagnostic non-invaziv de diabet folosind radiații terahertz. Ei doresc să dezvolte un dispozitiv pentru determinarea glucozei, care va trebui pur și simplu aplicat pe piele.
„Există dispozitive destul de compacte, acestea vă permit să aducă această tehnică pentru pacient reală și pentru a permite dezvoltarea unor tehnici non-invazive pentru determinarea caracteristicilor spectrale ale pielii, în funcție de nivelul de glucoză în sânge, - spune Olga Cherkasova. - Modificările nivelului de glucoză - modificările fluxului de sânge - și caracteristicile optice pe care le putem înregistra se schimbă. "
În timp ce această tehnologie se află în stadiul de dezvoltare a abordărilor metodologice - scheme experimentale, date instrumentale, caracteristici de acuratețe. Pentru a diagnostica diabetul, radiația terahertz nu este încă utilizată. Pentru a le pune în aplicare în clinică, trebuie să mergeți mult. Acum, unele laboratoare se concentrează pe îmbunătățirea plantelor - este necesar să le facă mai simple pentru a funcționa, ieftine și compacte, iar altele - să practice metodele de utilizare a radiațiilor terahertz.
Foto: prin amabilitatea lui Olga Cherkasova (1), Vasili Koval (2)
Evaluați articolul:
Trimiteți-le prietenilor: