Neue Technik könnte revolutionieren Bereich der medizinischen Bildgebung

Forscher vom Institut für Photonische Wissenschaften ( ICFO ) , in Zusammenarbeit mit dem CSIC und Macquarie University in Australien, haben eine neue Technik , ähnlich wie die entwickelte MRI aber mit einer viel höheren Auflösung und Empfindlichkeit , die die Fähigkeit, einzelne Zellen abtasten . In einem Artikel veröffentlicht Natur Nanotech ,und markiert Natur,ICFO Prof. Romain Quidant erklärt, wie diese unter Verwendung künstlicher Atomen , Diamant -Nanopartikel mit Stickstoffverunreinigungen dotiert ist, zu sehr schwachen Magnetfeldern , wie sie in einigen biologischen Molekülen erzeugten Sonde bewerkstelligt .

Die herkömmliche MRI registriert die Magnetfelder der Atomkerne im Körper , die vorher durch ein externes elektromagnetisches Feld angeregt worden sind . Die gemeinsame Antwort aller dieser Atome ermöglicht es, die Diagnose und die Entwicklung bestimmter Krankheiten zu überwachen. Hat dieser herkömmlichen Technik jedoch eine diagnostische Auflösung auf einem Millimeterskala. Kleinere Objekte nicht genug Signal zu geben , um zu messen.

Die innovative Technik, die von der Gruppe von Dr. Quidant führte schlug die Auflösung im Nanometerbereich ( fast eine Million mal kleiner als der Millimeter ) erheblich verbessert , so dass es möglich ist, sehr schwache Magnetfelder , wie sie erstellt von Proteinen zu messen. "Unser Ansatz öffnet die Tür für die Durchführung von magnetischen Resonanzen auf isolierte Zellen , die neuen Informationsquellen bieten wird und es uns ermöglichen, die intrazellulären Prozesse besser zu verstehen , so dass nicht-invasive Diagnose ", erklärt Michael Geiselmann , ICFO Forscher, der das Experiment durchgeführt. Bisher war es nur möglich, diese Auflösung im Labor erreichen , mit einzelnen Atomen bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt ( ca. -273 ° C. )

Einzelne Atome sind Strukturen, die sehr sensibel auf ihre Umwelt sind , mit einer großen Fähigkeit, in der Nähe von elektromagnetischen Feldern zu detektieren. Die Herausforderung, diese Atome vorhanden ist, dass sie so klein und flüchtig sein, daß , um manipuliert zu werden , müssen sie auf Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt gekühlt werden. Dieser komplexe Vorgang erfordert eine Umgebung, die so restriktiv ist, dass es einzelne Atome unviable für potenzielle medizinische Anwendungen. Künstliche Atome durch Quidant und sein Team sind durch eine Stickstoffverunreinigung in einem kleinen Diamantkristall gefangen gebildet . " Diese Verunreinigung hat dieselbe Empfindlichkeit wie ein einzelnes Atom ist aber wegen seiner Einkapselung bei Raumtemperatur sehr stabil. Diese Diamantschaleermöglicht es uns , den Stickstoff -Verunreinigung in einer biologischen Umgebung zu behandeln , und daher können wir um Zellen " , so Dr. Quidant .

Zu stoppen und zu manipulieren, diesen künstlichen Atomen, verwenden die Forscher Laserlicht. Der Laser arbeitet wie Pinzetten , was die Atome über der Oberfläche des Objekts , zu studieren und Extraktion von Informationen aus seiner winzigen Magnetfelder.

Das Auftreten dieser neuen Technik kann im Bereich der medizinischen Bildgebung revolutionieren , was eine wesentlich höhere Sensitivität in der klinischen Analytik , eine verbesserte Fähigkeit zur Früherkennung von Krankheiten und somit eine höhere Wahrscheinlichkeit für eine erfolgreiche Behandlung .