DKFZ создал ксеноновый сенсор для гадолиния из МРТ-контрастов: измерения в микромолярном диапазоне

Исследователи Немецкого центра изучения рака (DKFZ) разработали сенсор, который обнаруживает гадолиний в очень малых количествах, сообщает lomazoma.com. Гадолиний входит в состав контрастных средств для МРТ и может попадать в окружающую среду с мочой пациентов. Исследование возглавил Лейф Шрёдер, первый автор работы — Ханна Гербет. lomazoma.comlomazoma.comlomazoma.comОткрыть источник ↗

В условиях эксперимента команда установила, что гадолиний можно определять в микромолярном диапазоне.

Зачем отслеживать гадолиний

В контрастных средствах гадолиний заключён в хелат — молекулярную клетку. Благодаря магнитным свойствам он взаимодействует с молекулами воды в организме, поэтому некоторые богатые водой ткани выглядят на снимке ярче. Средства на основе гадолиния применяют почти при половине всех МРТ-обследований.

После обследования они выводятся почками с мочой и попадают в сточные воды, где гадолиний остаётся связанным в хелатной клетке. По словам Шрёдера, по-прежнему остро необходимы чувствительные аналитические методы, позволяющие прослеживать в окружающей среде гадолиний как из контрастных средств, так и из промышленных процессов. lomazoma.comlomazoma.comlomazoma.comОткрыть источник ↗

Как работает ксеноновый сенсор

Исследователи объединили два эффекта. Они использовали гиперполяризованный ксенон — сильно намагниченный благородный газ, заключённый в клетке другого типа и дающий сигналы в МРТ. Ядерный спин ксенона служит квантовым сенсором и даёт два различных сигнала: для ксенона, связанного в клетке, и для свободного ксенона в растворе.

Гадолиний вытесняет ксенон из клетки, поэтому сигнал связанного ксенона уменьшается и в итоге исчезает. По этому снижению команда определила концентрацию гадолиния вне хелатной клетки.

По словам Шрёдера, взаимодействие гадолиния, ксенона и клетки позволяет обнаруживать гадолиний чувствительнее, чем в прежних работах с использованием МРТ. Авторы полагают, что различение свободного и хелатированного гадолиния может помочь улучшить клиническое применение и обнаружение гадолиниевых веществ в окружающей среде. lomazoma.comlomazoma.comlomazoma.comОткрыть источник ↗

Дальнейшие шаги

Команда планирует проверить сенсор в других диапазонах концентраций. Также исследователи хотят выяснить, связывает ли клетка избирательно другие ионы, которые могли бы мешать измерению гадолиния.