Краситель на основе рения поможет диагностировать опухоль и ишемию на ранней стадии
Российские химики совместно с иностранными коллегами создали новую люминесцентную метку для ранней диагностики опухолей и ишемии тканей. Водорастворимый комплекс рения очень чувствителен к недостатку кислорода, сопровождающему эти нарушения, а также избирательно и прочно встраивается в коллагеновую сеть, что позволяет использовать его для исследований в режиме реального времени. Комплекс можно вводить при помощи инъекции — это менее травматично по сравнению с традиционными методами. Удобство применения и отличные характеристики разработки помогут упростить диагностику опасных заболеваний на самых ранних этапах.
Статья по проекту, поддержанному грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликована в журнале Advanced Science. Содержание кислорода в клетках и тканях критически важно для нормального функционирования аэробных организмов. Его недостаток (гипоксия) приводит к энергетическому голоданию клеток, снижению скорости обмена веществ и накоплению кислот в тканях, что, в свою очередь, вызывает чувство усталости, потерю мышечной силы и трудоспособности. В то же время гипоксия может быть своего рода индикатором различных заболеваний, таких как, например, инсульт, анемия, инфаркт и онкология.
В случае развития рака гипоксия — результат высокой скорости деления клеток и формирования нездорового кровоснабжения. Это своего рода защита опухоли — кислородное голодание блокирует выработку белков, в норме контролирующих рост новообразования. Вместе с тем ткани начинают подавать своего рода SOS-сигнал о нехватке энергии, что приводит к формированию новых кровеносных сосудов. Те питают рак, а также предоставляют ему комфортные пути для метастазирования. При этом содержание кислорода отличается как в разных частях новообразования, так и на разных этапах его развития.
Сегодня для определения локальной концентрации кислорода и связанных с ней характеристик опухолей наиболее распространено использование микроэлектродов, которые вводят в поврежденные органы специальной иглой. Несмотря на точность и оперативность, процедуру сопровождают кровотечение, возможность развития воспалительного процесса и очевидный дискомфорт для пациента.
Альтернативным подходом является развитие неинвазивных оптических методов диагностики. В качестве их инструментов химики разрабатывают светящиеся метки, которые вводят в кровь в виде специальных растворов, а затем «просвечивают» тело пациента и определяют границы раковых новообразований: насыщенность кислородом опухолевых и здоровых тканей различается в 1,5-7 раз — создаваемые метки светятся сильнее в условиях гипоксии. Однако несколько факторов ограничивают их применение в медицине.
«К таким меткам предъявляют ряд важных требований: низкая токсичность, хорошая растворимость в физиологических средах и достаточная стабильность. При этом для эффективного детектирования необходима люминесцентная метка с высоким квантовым выходом излучения, высокой чувствительностью к концентрации кислорода и возбуждением в диапазоне длин волн, обеспечивающем глубокое проникновение в живые ткани», — поделилась одна из авторов исследования Кристина Кисель, кандидат химических наук, научный сотрудник кафедры общей и неорганической химии Санкт-Петербургского государственного университета.
Российские ученые из Санкт-Петербургского государственного университета совместно с коллегами из университета Восточной Финляндии (Йоэнсуу) и Национального университета Тайваня (Тайбей) разработали новый класс комплексов рения, который удовлетворяет требованиям, предъявляемым к меткам. Совместно с медиками из Национального университета Тайваня и университета Макао (КНР) они на практике проверили, как полученные соединения справятся с определением концентрации кислорода в биологических средах. Разработанные комплексы эффективно проникают через стенки сосудов, а затем прочно и специфично связываются с коллагеном. Это позволяет проводить длительные исследования.
Эксперименты на мышах показали, что с помощью синтезированного соединения можно не только отличать ткани опухоли (в данном случае меланомы) от здоровых тканей, но и регистрировать уровень насыщения тканей кислородом в областях, где много сосудов и где кровоснабжение отсутствует, как при ишемии. Ни одна другая метка ранее не показывала подобные результаты.
«Дальнейшее развитие данного направления исследований откроет возможность развернутой диагностики онкологических заболеваний и состояний, когда нарушается кровоснабжение тканей. В дальнейшем мы попробуем создать соединения рения, способные специфически связываться с определенными типами опухолей. Также в планах ввести в оболочку метки функциональные группы, реагирующие на изменение других важных физиологических параметров, например рН, что значительно расширит их диагностический потенциал», — добавила руководитель гранта РНФ Юлия Шакирова, кандидат химических наук, доцент кафедры общей и неорганической химии Санкт-Петербургского государственного университета.
Telegram 
Дзен 
VK Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Мы много знаем о том, как цивилизации до нас строили дома и дороги, но с объектами материальной культуры дела обстоят сложнее. Ремесленные техники часто хранились в строгом секрете и могли быть случайно утрачены при неудачном стечении обстоятельств. Так случилось с ювелирной техникой цзинь чжэ сы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Ученые Южного федерального университета исследовали новую светочувствительную молекулу и обнаружили, что она ведет себя совсем не так, как ожидалось. Благодаря необычным свойствам она может стать основой для создания умных материалов, сенсоров и лекарств, которые будут активироваться светом именно там, где нужно, например, для борьбы с опасными бактериями.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно