Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Obecnie testy wielu leków dla ludzi prowadzi się wstępnie na myszach. Możność uzyskania klarownego obrazu wnętrza zwierzęcia ma więc kolosalne znaczenie. W praktyce często wykorzystuje się fluorescencyjne barwniki, ale już kilka milimetrów pod skórą obraz staje się tak zamazany, że naukowcy tak naprawdę nie za bardzo wiedzą, co widzą. W ramach najnowszych eksperymentów specjaliści z Uniwersytetu Stanforda posłużyli się fluorescencyjnymi nanorurkami węglowymi, dzięki czemu rzeczywistością stało się zaglądanie na kilka centymetrów w głąb zwierzęcia. Tradycyjne barwniki nie zapewniały takiej ostrości, a nikogo nie trzeba chyba przekonywać, że w przypadku tak niewielkiego zwierzęcia jak mysz parę centymetrów to naprawdę dużo.

Wykorzystywaliśmy już podobne nanorurki do dostarczania testowanych na myszach leków przeciwnowotworowych, ale warto by też wiedzieć, gdzie medykament właściwie trafił, prawda? Z fluorescencyjnymi nanorurkami możemy w czasie rzeczywistym jednocześnie dostarczać leki i obrazować, aby określić dokładność trafiania przez preparat w cel - tłumaczy prof. Hongjie Dai.

Zespół wstrzyknął gryzoniom nanorurki o pojedynczej ścianie. Później pozostało obserwować, jak rurki i lek trafiają do narządów wewnętrznych za pośrednictwem układu krwionośnego. Nanorurki świeciły jasno po skierowaniu na zwierzę promienia lasera. Zdjęcia wykonywano kamerą ustawioną na bliską podczerwień. Amerykanie podkreślają, że w odróżnieniu od większości fluorescencyjnych barwników, świecenie fluorescencyjnych nanorurek węglowych obejmuje inną część spektrum bliskiej podczerwieni. To bardzo dobrze, ponieważ naturalna fluorescencja tkanek dotyczy długości fali poniżej 900 nanometrów, pokrywając się z zakresem biokompatybilnych barwników fluorescencyjnych, przez co obraz zostaje zamazany przez fluorescencję tła. Z nanorurkami nie ma tego problemu, ponieważ świecą w zakresie 1000-1400 nm.

Na tym jednak nie koniec plusów wynikających z wykorzystania nanorurek węglowych. Ciało rozprasza mniej światła przy większej długości fali z zakresu bliskiej podczerwieni, przez co obraz nie ulega rozmazaniu, gdy światło się przemieszcza. Ekipa Daia eksperymentowała z jednościennymi nanrurkami o różnej chiralności, średnicy itp., dzięki czemu można było dokładnie wyregulować długość fali, przy której będą one fluoryzować.

Amerykanie poddali nagranie wideo analizie głównych składowych. W ten sposób jeszcze bardziej polepszono jakość obrazu. W surowym materiale śledziona, trzustka i nerka mogą wyglądać jak jeden uogólniony sygnał. Analiza głównych składowych wyłapuje jednak niuanse zmienności sygnału i rozdziela to, co wydawało się na początku jednością, na sygnały poszczególnych narządów. Można naprawdę widzieć rzeczy położone głęboko lub przysłonięte przez inne organy, np. trzustkę - wyjaśnia jedna z autorek studium studentka Sarah Sherlock.

Dai podkreśla, że co prawda za pomocą nanorurek nie uzyska się obrazu tkanek położonych tak głęboko jak w przypadku rezonansu magnetycznego czy tomografii komputerowej, ale i tak poczyniono duże postępy w obrębie popularnych wśród praktyków tanich metod.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      W laboratoriach Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego powstał samonaprawiający się hydrożel, który z pewnością znajdzie zastosowanie w medycynie, np. w funkcji szwów czy transporterów leków, oraz przemyśle. Na zasadzie zamka błyskawicznego żel wiąże się w ciągu zaledwie kilku sekund, w dodatku na tyle mocno, że wytrzyma wielokrotne rozciąganie.
      Hydrożele powstają z łańcuchów polimeru. Ponieważ są galaretowate, przypominają tkanki miękkie. Wcześniej naukowcy nie potrafili uzyskać błyskawicznie samonaprawiających się żeli, co ograniczało ich zastosowania. Zespół Shyni Varghese poradził sobie z tym wyzwaniem, wykorzystując wolne łańcuchy boczne. Wystają one ze struktury pierwotnej (pierwszorzędowej) jak palce z dłoni i mogą się o siebie zaczepiać.
      Samonaprawa to jedna z podstawowych właściwości tkanek żywych, która pozwala im przetrwać powtarzające się uszkodzenia. Nic więc dziwnego, że akademicy nie ustawali w próbach stworzenia sztucznego materiału o podobnych zdolnościach.
      Podczas projektowania cząsteczek łańcuchów bocznych zespół korzystał z symulacji komputerowych. Ujawniły one, że zdolność hydrożelu do samonaprawy zależy od długości "palców". Kiedy w kwasowym roztworze umieszczano dwa cylindry z hydrożelu z łańcuchami bocznymi o optymalnej długości, natychmiast do siebie przywierały. Dalsze eksperymenty pokazały, że manipulując pH roztworu, kawałki hydrożelu można łatwo spajać (niskie pH) lub odłączać (wysokie pH). Proces wielokrotnie powtarzano, bez szkody dla siły związania.
      Ameya Phadke, doktorantka z laboratorium Varghese, podkreśla, że elastyczność i wytrzymałość hydrożelu w kwaśnym środowisku, takim jak w żołądku, pozwala myśleć o tym materiale w kontekście łatania perforacji żołądka czy kontrolowanego dostarczania leków na wrzody.
      Zespół uważa, że samonaprawiający się materiał można by wykorzystać w likwidowaniu przecieków kwasów z uszkodzonych pojemników. Gdy w plastikowym pojemniku wycięto otwór, hydrożel ją zatkał i zahamował wypływ kwasu.
      W przyszłości Amerykanie zamierzają uzyskać hydrożele działające przy innych niż kwasowe wartościach pH.
       
       
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Aparatura medyczna podlega coraz większej miniaturyzacji, do jej konstruowania coraz częściej wykorzystuje się też materiały pochodzące z ludzkiego ciała. Bez wątpienia ciekawym pomysłem jest mikroskopijny, a w dodatku organiczny system do obrazowania z wbudowanymi nanoprzetwornikami z fosfolipidów występujących w błonach komórkowych.
      Dr Melissa Mather z Uniwersytetu w Nottingham wyjaśnia, że urządzenie można zastosować do wczesnego wykrywania nowotworów, monitorowania aktywności elektrycznej mózgu oraz śledzenia pojedynczych komórek podczas podróży przez organizm. Brytyjczycy cieszą się z tego, że nanoaparat do obrazowania jest zupełnie nietoksyczny, powstaje przecież z tego, co i tak występuje w ciele.
      Systemy do monitorowania komórek i tkanek są coraz bardziej potrzebne. Prężnie rozwijają się terapie komórkowe, ale by mieć pewność, że leczenie [parkinsonizmu, cukrzycy czy choroby serca] przebiega właściwie, należy monitorować miejsce, do którego trafiły komórki oraz ich zachowanie. To spory problem dla współczesnych technologii i staramy się temu jakoś zaradzić.
      Przetworniki elektromechaniczne były do tej pory budowane przede wszystkim z pojedynczych kryształów lub ceramiki. Niedawno jednak naukowcy zorientowali się, że jeśli zminiaturyzuje się je do skali nano, można w nich wykorzystywać o wiele więcej różnych materiałów. Wykazano, że za pomocą błon biologicznych da się ujarzmić aktywność elektryczną komórek ludzkiego ciała i przekształcić ją w energię mechaniczną.
      Mather pracuje nad formowaniem z fosfolipidów pęcherzyków (liposomów). Chodzi o wykorzystanie ich właściwości akustycznych, a więc o pozyskanie przetworników elektroakustycznych. W przyszłości jej zespół skoncentruje się na zwiększaniu mocy sygnału akustycznego poprzez modyfikacje składu, kształtu i rozmiarów liposomu.
      Brytyjczykom nie chodzi tylko o skanowanie, bo jeśli połączy się liposomy ze specyficznymi cząsteczkami wykazującymi powinowactwo do pewnych typów komórek, będzie można je lokalizować i śledzić ich ruchy po organizmie. Końcowym etapem prac mają być testy na fantomach tkankowych. Pod warunkiem, że wszystko pójdzie po myśli naukowców, prototyp systemu powinien powstać do 2016 r.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Kanadyjczycy odkryli nową funkcję dobrze znanego enzymu, która pozwala uchronić organizm osoby z niedokrwistością przed uszkodzeniami narządów, a nawet śmiercią. Dr Greg Hare ze Szpitala św. Michała w Toronto podkreśla, że spostrzeżenia dotyczące neuronalnej syntazy tlenku azotu (oznaczanej jako nNOS lub NOS1) są niezmiernie ważne, ponieważ na świecie aż 1 osoba na 4 ma anemię.
      Anemia to niższa od normy wartość hemoglobiny lub erytrocytów. Przypomnijmy, że erytrocyty przenoszą tlen. Jest to możliwe dzięki hemoglobinie, która nietrwale wiąże się z tlenem.
      Enzym nNOS występuje w komórkach nerwowych. Wytwarza tlenek azotu(II), który w ośrodkowym układzie nerwowym jest neuromodulatorem (wpływa np. na pamięć), a ośrodkowym układzie nerwowym działa jak neuroprzekaźnik. Od jakiegoś czasu wiadomo, że ekspresja nNOS zwiększa się w wyniku lokalnego niedokrwienia i hipoksji, jednak dopiero teraz zespół Hare'a odkrył, że gdy pacjent ma niedokrwistość, nNOS zwiększa zdolność organizmu do reagowania/przystosowywania się do niskiego poziomu tlenu i sprawia, że życiodajny gaz jest skuteczniej dostarczany do tkanek.
      Kanadyjczycy zauważyli, że u anemicznych myszy stężenie nNOS wzrasta, a gdy zwierzęta pozbawi się tej izoformy syntazy, umierają przedwcześnie z wyższym poziomem hemoglobiny.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z RIKEN Brain Science Institute (BSI) opracowali wodny odczynnik, który sprawia, że tkanki stają się przezroczyste. W piśmie Nature Neuroscience ukazały się wykonane dzięki mikroskopowi fluoroscencyjnemu trójwymiarowe zdjęcia neuronów i naczyń krwionośnych w głębi mysiego mózgu, a także normalnych i przezroczystych embrionów gryzoni.
      Japończycy podkreślają, że nowy odczynnik jest bardzo skuteczny i tani w produkcji. Dzięki niemu w przyszłości będzie można m.in. analizować pracę złożonych narządów, które przy wykorzystaniu współczesnych technik poznajemy tylko w pewnym zakresie. Metody mechaniczne wymagają bowiem podzielenia próbek na mniejsze części, a metody optyczne są ograniczane przez rozpraszanie światła (przez to nie można zajrzeć w tkankę głębiej niż na 1 mm).
      Odczynnikowi stworzonemu przez zespół Atsushi Miyawakiego nadano nazwę Scale. Spełnia on swoją funkcję o wiele lepiej niż inne odczynniki oczyszczające, w dodatku nie zmienia kształtu ani składu próbki. Co więcej, Japończycy sprawili, że nie zmniejsza on siły sygnału emitowanego przez fluorescencyjne białko znacznikowe. Łącznie oznacza to rewolucję w obrazowaniu optycznym: naukowcy mogą wizualizować oznaczone fluorescencyjnymi markerami wycinki mózgu na głębokość kilku milimetrów i odtwarzać sieci neuronalne z rozdzielczością subkomórkową. Za pomocą Sca/e Miyawaki i inni zbadali już korę mózgową, hipokampa (jego naczynia krwionośne) oraz substancję białą myszy, a konkretnie łączące półkule ciało modzelowate. Podczas eksperymentów akademicy z Kraju Kwitnącej Wiśni wykorzystali mikroskop dwufotonowy z wykonanym na zamówienie obiektywem.
      Miyawaki podkreśla, że zastosowanie Sca/e nie ogranicza się bynajmniej do myszy ani nawet do mózgu. Obecnie Japończycy badają łagodniejszy odczynnik, który zapewnia nieco niższy wskaźnik przezroczystości tkanek.
×
×
  • Create New...