Учёные нашли графену применение в борьбе с раковыми опухолями

23 December 2016 14:45

графен

Это просто замечательно, когда практически каждую неделю исследователям графена удаётся найти новые сферы применения для этого удивительного материала. Графен представляет собой двумерную кристаллическую решётку с ячейками гексагональной формы, образованную атомами углерода. Как выяснили сотрудники Университета Иллинойса, графен достаточно неплохо продемонстрировал себя в области обнаружения раковых клеток, что делает его важной составляющей будущих инструментов для диагностики этого смертельного заболевания.

Учёные взяли клетки мозга лабораторной мыши, а затем поместили их на лист графена. Оказалось, что графен ведёт себя иначе, если на нём оказывается раковая клетка. Он словно выделяет её из всех остальных, что позволяет учёным сразу же заметить её на фоне остальных клеток. Связан этот феномен с тем, что графен обладает удивительной электрической проводимостью. При контакте с гиперактивной раковой клеткой, электрическое поле, окружающее её, отталкивает электроны в долевом облаке графена. Это меняет энергию колебаний атомов углерода, а разницу эту можно заметить и выявить ту самую раковую клетку.

«Система, основанная на графене, позволяет нам определить активность клеток, тем самым мы можем отделить клетки нормальные от клеток раковой опухоли. Всё это происходит потому, что раковая клетка очень гиперактивна и обладает совершенно другой биохимией. Основываясь на данных об активности клеток, мы можем их легко дифференцировать. Это просто невероятно чувствительный механизм», — объясняет профессор химии в Университете Иллинойса Викас Берри.

Применение данной технологии вполне очевидно. Графен может стать важным элементом будущих диагностических приборов, которые будут помогать медикам выявлять серьёзные заболевания задолго до того, как они начнут беспокоить пациента. В данный момент исследователи планируют выйти за рамки экспериментов над мышами и опробовать свою методику на образцах тканей, взятых у людей.

Ссылка на источник



Tags:

Финал конкурса XPRIZE: две команды создали «трикодеры», диагностирующие несколько заболеваний сразу

20 December 2016 12:22


XPRIZE
Герой «Звёздного Пути» Леонард «Бонус» Маккой использовал трикодер для диагностики состояния здоровья человека.

В научно-фантастическом сериале «Звёздный Путь» (Star Trek) один из героев доктор Леонард «Боунс» Маккой постоянно бегал по кораблю Энтерпрайз (USS Enterprise) со своим трикодером. Устройство является вымышленным девайсом, которое в один миг способно диагностировать имеющиеся у человека заболевания. Несомненно, такое бы пригодилось докторам и в реальности.

Поэтому на протяжении последних пяти лет многие группы исследователей по всему миру пытались разработать реальный трикодер, у которого будут точно такие же (или хотя бы похожие) функции, как и у знаменитого устройства из «Звёздного Пути». С этой целью проводится конкурс Qualcomm Tricorder XPRIZE, его победители получат в качестве призовых миллионы долларов США.

Теперь же организаторы конкурса объявили о том, что две команды финалистов прошли в последний этап соревнования. Специалисты обеих команда спроектировали медицинский аппарат, который очень напоминает трикодер по внешнему виду и, главное, своим характеристикам.

Каждое устройство весит менее трёх килограммов, но важно даже не это. Оба аппарата могут диагностировать и интерпретировать 13 различных заболеваний в течение нескольких минут во время мониторинга пяти различных жизненных показателей.

Все технические требования для участников соревнования были детально объяснены на сайте конкурса (с ними может ознакомиться каждый), но основная цель конкурса – это создание портативного медицинского прибора лёгкого в использовании.

В 2012 году заявку на участие в конкурсе подали более 40 команд (о десяти из них мы рассказывали ранее). Но теперь до финального этапа – потребительского тестирования – добралось лишь две лучшие команды, которые поборются за звание победителя. Расскажем о каждой из них.

В первую команду Dynamical Biomarkers Group («Группа динамических биомаркеров») входят медики, инженеры и учёные других специальностей из Тайваня. Их работу спонсирует производитель мобильного оборудования HTC. Руководителем группы является профессор Медицинской школы Гарвардского университета Чанг-Кан Пэн (Chung-Kang Peng).

Прибор этой группы построен на основе модифицированного смартфона HTC и нескольких датчиков, которые подключаются к телефону через Bluetooth. Все компоненты можно сложить в одну коробку, которая зарядит всё устройство с помощью одного кабеля USB (как на фото ниже).

Во втором углу ринга находится группа Final Frontier Medical Devices («Медицинские устройства последнего рубежа»), которую возглавляют близнецы из Пенсильвании – врач скорой помощи Бэзил Харрис (Basil Harris) и инженер Джордж Харрис (George Harris). Их комплект «трикодера» использует несколько устройств, созданных с помощью 3D-принтера. Эти устройства соединяются по беспроводному каналу связи с планшетом iPad Mini.

Обе команды используют мобильные устройства, смартфоны или планшет для предоставления мультимедийных инструкций тем, кто будет использовать их устройства. (Резервные напечатанные на обычнрй бумаге инструкции также включены в комплекты). В идеале (к чему стремится конкурс) пользоваться аппаратами для диагностики и мониторинга заболеваний сможет каждый человек без специальной медицинской подготовки.

Кстати, согласно правилам конкурса, оба устройства должны диагностировать анемию, фибрилляцию предсердий, хроническую обструктивную болезнь лёгких, диабет, лейкоцитоз, пневмонию, средний отит, апноэ (остановку дыхательных движений) и инфекции мочевых путей.

Это если говорить об основных заболеваниях, с диагностикой которых должны справляться устройства финалистов. Но помимо этого (в качестве дополнительного задания) устройства должны фиксировать ещё три заболевания на выбор: ВИЧ, гипертонию, меланому, опоясывающий лишай или острый фарингит.

И тут ещё не всё. Прибор должен в реальном времени регистрировать пять жизненно важных показателей организма: температуру тела, частоту дыхания, кровяное давление, сердцебиение и насыщение крови кислородом.

Обоим устройствам теперь предстоит пройти испытания финального этапа. Победители конкурса получат шесть миллионов долларов США, за второе место изобретатели получат $2 миллиона.

Добавим, что фонд XPRIZE является организатором ряда конкурсов, поощряющих разработки новых технологий, несущих пользу всему человечеству. В 2004 году в рамках первого проекта фонда под названием Ansari XPRIZE премию за первый суборбитальный полёт частного космического аппарата получили разработчики корабля SpaceShipOne.

В рамках другого конкурса Google Lunar XPRIZE 20 миллионов долларов США получит команда, которая без государственного финансирования создаст и доставит на Луну аппарат, способный передвигаться и отсылать на Землю видео и изображения.

Ссылка на источник

Tags:

Квантовые точки и яд кобры в диагностике рака

15 December 2016 20:36

Как известно, ранняя и достоверная диагностика онкологических заболеваний — одно из наиболее востребованных направлений биомедицинских исследований. При хирургическом удалении злокачественных новообразований врачам очень важно видеть границы оперируемой области. Чем качественней будет отмечена зона новообразования, тем эффективнее пройдёт процедура, у пациента не возникнет осложнений в виде метастазов.

Ученые НИТУ «МИСиС», работающие под руководством профессора Юрия Уткина, разработали уникальное гибридное соединение (конъюгат) из двух молекул с разными свойствами — альфа-нейротоксинов, полученных из яда таиландской кобры, и флуоресцентных квантовых полупроводниковых наночастиц селенида кадмия (так называемые квантовых точек). Полученные конъюгаты могут использоваться для создания медицинских тест-систем, визуализирующих ряд онкологических новообразований.

Индийская сторона провела исследование цитотоксичности альфа-нейротоксинов, факторов роста нервов, а также их конъюгатов с флуоресцентными нанокристаллами на клетках разных видов.

Змеиные яды — это сложные смеси белков, обладающие различными видами биологической активности. В частности, яды кобр и мамб содержат альфа-нейротоксины, которые взаимодействуют со специфическими рецепторами и полностью блокируют передачу нервных импульсов в организме (на чём и основано парализующее действие яда при укусе змей).

Биологическими «мишенями» альфа-нейротоксинов являются никотиновые холинорецепторы. Это специфические группы белков, которые раковая опухоль (например, мелкоклеточный рак лёгких или рак молочной железы) вырабатывает в патологически большом количестве. В здоровом организме холинорецепторы участвуют в проведении нервного импульса.

Для визуализации опухоли учёные России и Индии решили использовать уникальное свойство токсинов — избирательное взаимодействие с определённым маркером болезни. Сцепка «нейротоксин-квантовая точка» попадает с кровотоком в поражённый орган и обозначает всю зону опухоли за счёт яркой флуоресценции наночастиц. Они светятся при облучении невидимым глазу УФ-излучением (хирург может использовать источники ультрафиолета при проведении операции).

«Мы синтезировали конъюгаты квантовых точек с токсинами с помощью специально разработанных методик, которые обеспечивают стабильность полученных соединений при введении в организм. Наночастицы селенида кадмия покрыты тонкой плёнкой пептида, что даёт высокую степень биосовместимости конъюгатов и позволяет нейтрализовать токсичность самих квантовых точек. При этом созданные конъюгаты обладают существенно меньшим размером по сравнению с аналогами, что значительно облегчает процесс доставки препарата в орган», — рассказал руководитель проекта профессор Уткин, эксперт Центра энергоэффективности НИТУ «МИСиС».

По словам учёного, использование флуоресцентных наночастиц может существенно повысить эффективность диагностических исследований, поскольку по целому ряду параметров они существенно превосходят традиционные метки, обладая более яркой флоуресценцией и высокой устойчивостью к выцветанию.

Полученный препарат также можно использовать в качестве терапевтического средства с адресной доставкой, если к молекуле конъюгата присоединить лекарство. Как известно, в лечении онкологических заболеваний важнейшей задачей является именно адресность по отношению к пораженному органу, поскольку большая часть лекарств токсичны и оказывают негативное влияние на здоровые ткани и органы.

В настоящее время коллектив разработчиков оптимизирует характеристики препарата и готовится к доклиническим исследованиям полученных образцов. Испытания in vivo (в живых организмах) запланированы на ближайшее время.

Ссылка на источник

Tags:

Созданы два прототипа трикордера из научно-фантастической саги Star Trek

15 December 2016 10:40

трикордер

В радужном будущем Джина Роденберри, создателя «Звёздного пути», очень много высокотехнологичных приборов, помогающих людям и жителям других планет в повседневной жизни не только дома, но и в космосе. Один из таких важных приборов — трикордер, устройство, позволяющее делать много полезных вещей, в том числе и моментально диагностировать заболевания, выяснять последствия ранений и помогая таким образом выбрать правильное лечение. Известно, что многие технологии, ранее описанные в «Звёздном пути», уже существуют, и с каждым годом их становится всё больше. Так вот, недавно организация XPrize пообещала 9 миллионов долларов тому, кто сможет создать портативное устройство, диагностирующее не менее тринадцати заболеваний и измеряющее пять различных параметров организма. С 2012 года — именно тогда был объявлен конкурс — над реализацией идеи работали различные коллективы, но на данный момент рабочие прототипы имеются лишь у двух команд исследователей и разработчиков.

Разработки обеих команд представляют собой подключенные по беспроводному каналу к смартфону Bluetooth-устройства, способные делать замеры различных параметров и показателей организма.

«Предполагается, — пишет qz.com, — что любой человек, знакомый со смартфонами, легко сможет провести диагностику своего организма».

Доктор Крашер из Star Trek: The Next Generation сканирует с помощью трикордера Дайану Трой, лейтенант-коммандера Звёздного Флота и советника капитана Пикара на корабле Энтерпрайз NCC-1701-D:

Похоже, прототипы, созданные инженерами в рамках конкурса, выглядят примерно так же.

Одна из команд финансируется компанией HTC, вторая же работает почти что на голом энтузиазме. Их вариант «трикордера» — планшет от Apple и Bluetooth-сенсоры, напечатанные на 3D-принтере.

Сейчас устройства собираются протестировать на пациентах, у которых есть подозрения на те недуги, что «трикордеры» могут диагностировать. Команду-победительницу объявят не раньше середины 2017 года. Информации о том, поступят ли эти медицинские сканеры в продажу, не сообщается.

Ссылка на источник

Tags:
Page generated 8 June 2025 06:57
Powered by Dreamwidth Studios