Физики из России и США создали "всевидящие" магнитные микродиски
Российские и зарубежные ученые создали наноматериал, мельчайшие дозы которого резко повышают резкость и четкость МРТ и других методик магнитной визуализации тела человека. Их выводы были опубликованы в журнале Nanoscale.
"Магнитные нанообъекты, регистрируемые с высокой чувствительностью, представляют большой интерес для применений в качестве нанометок в ДНК и иммунном анализе, биосенсорике, защите важных препаратов от подделки и массы других вещей", - отмечает Петр Никитин из Института общей физики РАН в Москве, чьи слова приводит пресс-служба МФТИ.
Как объясняют ученые, магнитно-резонансный томограф основан на эффекте так называемого ядерно-магнитного резонанса. Во время сеанса томографии мозг или другие органы человека облучаются радиоволнами в присутствии мощного постоянного магнита, в результате чего ядра водорода и других атомов в тканях тела начинают "вибрировать", излучая или поглощая волны определенной частоты.
Наблюдая за этими волнами, ученые могут вычислить положение таких атомов, температуру тканей и другие свойства исследуемого органа, в том числе и то, как микроволновое излучение влияет на работу клеток. Для работы МРТ-сканеров используются мощные магниты на базе сверхпроводников, что ограничивает сферу применения этого оборудования и делает его эксплуатацию достаточно дорогой.
Работу МРТ и других систем магнитного "просвечивания" тела человека, как объясняют Никитин и его коллеги, можно улучшить при помощи специальных материалов, которые делают воспринимаемую ими картинку более контрастной и четкой. Они могут вводиться как внутрь организма пациента, так и покрывать его снаружи, подобно "одеялу".
Восемь лет назад, как рассказывают российские ученые, их американские коллеги заметили, что наночастицы из кусочков железа, никеля и ряда других металлов, похожие по форме на диски, могут особенно сильно взаимодействовать с магнитными полями.
Изначально их использовали для борьбы с раком мозга, однако впоследствии физики и биологи заинтересовались тем, можно ли применять их для повышения качества МРТ и "подсветки" отдельных органов и тканей. Никитин и его команда проверили, так ли это на самом деле, проанализировав то, как ведут себя нанодиски из сплава железа и никеля внутри образцов живой ткани.
В отличие от обычных наночастиц, подобные структуры обладают нелинейными магнитными свойствами, благодаря чему их достаточно легко замечать и использовать для локализации других объектов. Используя это свойство микродисков, ученые смогли получить очень четкие магнитные "фотографии", применяя лишь считанное число подобных частиц.
Последующие опыты на лабораторных мышах показали, что подобные диски хорошо работают и внутри живых организмов, и постепенно выводятся из их организма через печень и другие органы очистки крови и выделения отходов жизнедеятельности.
Что интересно, сила реакции дисков на магнитные поля сильно различалась для разных органов, что можно использовать для поиска опухолей и борьбы с ними. Как надеются ученые, подобные наночастицы скоро проникнут в медицину и фармацевтику, когда они проведут все необходимые проверки их безопасности для людей и животных.
