2023/01/23 12:59:35

Магнитная релаксометрия (Магниторелаксометрия)

2023: Российские ученые представили будущую замену МРТ и ПЭТ

Команда ученых из компании-разработчика сверхчувствительных магнитных сенсоров для медицинских применений QLU, Сколковского института науки и технологий и ряда других университетов завершила лабораторные испытания по использованию датчика для анализа магнитных наночастиц. Исследователям удалось визуализировать сигнал как в пробирках, так и в тканях живых организмов. Об этом сало известно 18 января 2023 года.

Исследователи рассчитывают, что их разработка в перспективе даст возможность разработать недорогую и инновационную систему медицинской диагностики заболеваний, в том числе и рака, на более ранних стадиях.

Различные методы медицинской визуализации живых организмов применяются для диагностики большого числа заболеваний. Эти методы можно разделить на магнитно-резонансную томографию (МРТ), позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ), компьютерную томографию (КТ) и другие. МРТ и ПЭТ являются одними из наиболее информативных методов диагностики злокачественных новообразований, а также сосудистых и дистрофических заболеваний. Однако, несмотря на свои плюсы, эти методы имеют определенные недостатки: так, техническая сложность, высокая стоимость и громоздкость оборудования значительно снижают их доступность.

Завершены испытания датчика нового типа для анализа магнитных наночастиц.

Альтернативой являются приборы на сверхчувствительных магнитометрах, работа которых основана на регистрации сигналов (как времени релаксации, так и остаточной намагниченности) от контрастных веществ (специальных маркеров), вводимых в кровеносную систему. Как правило, эти маркеры представляют собой суперпарамагнитные или ферромагнитные нано- или микрочастицы. Метод магниторелаксометрии нацелен на то, чтобы визуализировать магнитные включения, отслеживая их распределение в теле живого существа. Плюс метода состоит в том, что он позволяет быстро и эффективно оценить интенсивность кровотока, обнаружить опухолевые узлы на масштабе десятков тысяч клеток, а также участки ишемии тканей.

В ходе исследования ученые использовали метод магниторелаксометрии, чтобы оценить распределение наночастиц в теле лабораторных мышей после инъекции. Для этого впервые был использован данный тип датчика для анализа магнитных наночастиц как в пробирках, так и внутри живых организмов. Датчик основан на микропленке из железо-иттриевого граната с оптической системой регистрации сигнала. Результаты показали, что сенсор позволяет эффективно регистрировать остаточную намагниченность магнитных наночастиц как в пробирке, так и локально введённых в организм лабораторных мышей, что поможет в перспективе разработать недорогую и инновационную систему медицинской диагностики, в том числе и онкологии, на более ранних стадиях заболевания.

Небольшой размер чувствительного элемента в сочетании с коротким временем восстановления после отключения катушек возбуждения обеспечивают потенциально высокое пространственное и временное разрешение измерений. В среднесрочной перспективе, повышая чувствительность нашего сенсора, мы способны создать прибор по аналогии с ПЭТ, который позволил бы быстро и эффективно, с минимальными побочными эффектами, определять как наличие, так и расположение раковых клеток, а также и более точно на них воздействовать, — добавил Максим Острась, руководитель QLU.

Ранее в 2021 году команда QLU совместно с учеными из Сколковского института науки и технологий и НИУ ВШЭ продемонстрировали работу твердотельного сверхчувствительного магнитометра, работающего при комнатной температуре. С помощью квантового сенсора исследователи смогли зарегистрировать активность нейронов головного мозга.