Химики прилагают люминесцентные комплексы к крошечным золотым структурам, чтобы сформировать биологически безопасных ‘наноагентов’, которые привлечены на богатые кальцием поверхности, которые появляются когда трещина костей – даже на микро уровне. Эти наноагенты нацелены и подчеркивают трещины, сформированные в костях, позволяя исследователям произвести полный 3D имидж поврежденных регионов.Техника будет иметь серьезные последствия для сектора здравоохранения, поскольку это может использоваться, чтобы диагностировать прочность кости и обеспечить подробный проект степени и точное расположение любой слабости или травмы.
Кроме того, это знание должно помочь предотвратить потребность в костных имплантатах во многих случаях и акт как система раннего обнаружения для людей в высоком риске дегенеративных костных заболеваний, таких как остеопороз.Исследование, во главе с командой Тринити-колледжа Дублин профессора Химии, Торри Ганнлогссона, и Постдокторского Исследователя, Эстер Сурендер, было просто издано в ведущем журнале Chem, родственном журнале к Клетке, которая издана CellPress.Профессор Ганнлогссон сказал: «Эта работа – результат многих лет успешного сотрудничества между химиками от Троицы и медицинскими и техническими экспертами от RCSI. Мы продемонстрировали, что можем достигнуть трехмерной карты повреждения кости, показав так называемые микротрещины, используя неразрушающее отображение люминесценции.
Наноагент, которого мы развивали, позволяет нам визуализировать природу и степень повреждения способом, который не был ранее возможен. Это – важный шаг вперед в нашем усилии развивать предназначенных контрастных агентов для диагностики кости для использования в клинических заявлениях».Работа финансировалась Научным Фондом Ирландия и ирландским Научным советом и извлекла выгоду из сотрудничества с учеными из RCSI (Королевская Коллегия Хирургов в Ирландии), во главе с профессором Anatomy, Клайвом Ли.
Профессор Ли сказал: «Повседневная деятельность загружает наши кости и заставляет микротрещины развиваться. Они обычно восстанавливаются процессом реконструкции, но, когда микротрещины развиваются быстрее, они могут превысить частоту ремонтов и тем самым накопить и ослабить наши кости. Это происходит в спортсменах и приводит к усталостным переломам. У пожилых людей с остеопорозом накапливаются микротрещины, потому что ремонт поставился под угрозу и лидерство к переломам хрупкости, обычно в бедре, запястье и позвоночнике.
Текущие методы рентгена могут сказать нам о количестве существующей кости, но они не дают много информации о качестве кости».Он продолжал: «При помощи нашего нового наноагента, чтобы маркировать микротрещины и обнаружение их с магнитно-резонансной томографией (MRI), мы надеемся измерить и количество кости и качество и определить тех в самом большом риске перелома и установить соответствующую терапию.
Диагностирование слабых костей, прежде чем они сломаются, должно поэтому уменьшить потребность в операциях и внедрениях – предотвращение лучше, чем лечение».В дополнение к беспрецедентному разрешению этого метода отображения другой важный шаг вперед находится в нем не выставляющий рентген пациентам. Рентген испускает радиацию и был, в некоторых случаях, связан с повышенным риском рака. Красные испускающие основанные на золоте наноагенты, используемые в этой альтернативной технике, биологически в безопасности – золото использовалось безопасно медиками во множестве путей в теле в течение некоторого времени.
Доктор Эстер Сурендер, Троица, сказала: «У этих наноагентов есть большой потенциал для клинического применения. Во-первых, при помощи золотых наночастиц, мы смогли понизить полную концентрацию вещества, которым нужно будет управлять в теле, которое идеально с клинической точки зрения. Во-вторых, при помощи того, что называют ‘возбуждением с двумя фотонами’, мы смогли к структуре кости изображения, используя долгое возбуждение длины волны, которое не вредно или разрушительно для биологических тканей».
Она добавила: «Эти наноагенты подобны контрастным агентам, которые в настоящее время используются для МРТ в клинике, и следовательно имеют потенциал, чтобы обеспечить новое средство медицинского диагноза кости в будущем. Определенно, заменяя Европий его родственным Гадолинием иона, мы можем быть созвучными деятельности МРТ этих наноагентов для будущего использования вместе с рентгеном и обследований методом компьютерной томографии (CT)».
Профессор Ганнлогссон и его исследовательская группа базируются в Trinity Biomedical Sciences Institute (TBSI), который недавно праздновал его 5-летнюю годовщину. Профессор Ганнлогссон представил свое исследование на симпозиуме, чтобы отметить случай, наряду со многими другими мировыми лидерами в химии, иммунологии, биоинженерии и биологии рака.