Новости

Ученые УрФУ создали прибор для выявления онкологических заболеваний

19 июня 2019 Рубрика: Новости организаций, Регионы Ключевые слова: УрФУ, оборудование, диагностика, медицина

Превосходящий зарубежные аналоги портативный спектрометр электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) «Лабрадор», позволяющий на молекулярном уровне определять химический состав органических и неорганических веществ, разработан учеными Уральского федерального университета (УрФУ, Екатеринбург).

Разработчики подчеркивают: только метод ЭПР позволяет гарантированно регистрировать свободные радикалы — частицы, содержащие один или несколько неспаренных электронов на внешней электронной оболочке и обладающие парамагнитными свойствами. Типичным свободным радикалом являются атомы кислорода, поэтому, как известно, чрезмерное количество свободных радикалов приводит к окислению, быстрой порче продуктов, к старению и гибели организмов, в том числе человеческого.

Принцип действия спектрометра достаточно прост. Внутри прибора создают магнитное поле, в которое помещают исследуемый образец. При этом все свободные радикалы, присутствующие в образце и представляющие собой элементарные магниты, упорядочиваются и ориентируются вдоль поля прибора. Затем образец просвечивают СВЧ-излучением. В зависимости от количества и типа свободных радикалов происходит избирательное (резонансное) поглощение СВЧ-излучения, которое и регистрирует прибор. Анализируя энергию поглощения и интенсивность, определяют тип и количество свободных радикалов.

«Мы применяем гибридное решение для создания магнитного поля: в нашем случае используются не мощные (и потому тяжелые и большие) электромагнитные системы, а комбинация множества небольших постоянных магнитов и малых электромагнитных катушек. Это делает наш прибор компактным и легким, — рассказывает руководитель группы разработчиков Андрей Тарарков. — При этом мы применяем оригинальный, инновационный способ регистрации сигнала ЭПР. В нашем случае используется несколько взаимосвязанных источников СВЧ-излучения, ведется их синхронное детектирование. Благодаря этому мы сохраняем точность и чувствительность, присущую большим и дорогим лабораторным приборам».

Но если германские аналоги весят порядка 5 тонн и стоят 1,5–2 млн евро, вес этого прибора всего 14 килограммов, а стоимость — от 3 млн рублей. Эти преимущества значительно расширяют возможности использования технологии, предложенной учеными УрФУ.

Прибор может применяться, в частности, для контроля производства и хранения продуктов питания (мяса, консервов, выпечки, рафинированного подсолнечного масла и жиров, чая, кофе, соков, алкогольных напитков и т. д.). То есть тех процессов, где происходит окисление и образуются свободные радикалы. В компьютерную память прибора закладываются данные, отражающие нормальное состояние вещества и разные степени его отклонения от нормы, испорченности.

«Кроме того, «Лабрадор» способен выявлять радиационно-обработанные продукты и определять дозу облучения, — подчеркивает Андрей Тарарков. — Не секрет, что, например, специи и сухофрукты, поступающие из стран Юго-Восточной Азии и Китая, подвергаются облучению для уничтожения микроорганизмов и продления сроков хранения».

Небольшие дозы радиационного облучения считаются безвредными, однако если доза велика, это может привести к онкозаболеванию, негативно отразиться на потомстве.

«На сегодняшний день инструментов, позволяющих точно определять уровень радиационного облучения продуктов, нет. Существующие детекторы дают погрешность порядка 40%, — добавляет заместитель директора центра по работе с предприятиями УрФУ, кандидат физико-математических наук Александр Черепанов. — «Лабрадор» четко устанавливает дозу облучения по количеству свободных радикалов в продукте. Установив с помощью «Лабрадора» разницу между приемлемым и реальным количеством свободных радикалов, можно остановить их «размножение» путем применения антиоксидантов».

Другие сферы использования прибора — фармацевтика и медицина:

  • контроль над процессом производства субстанций для приготовления лекарственных средств,
  • мониторинг транспортировки лекарственных препаратов в организме человека,
  • диагностика здоровья.

«Человеческий организм на 80% состоит из жидкости, это кровь, слезы, слюна, пот и т.д. Изменения в состоянии здоровья приводят и к изменению состава этих биологических жидкостей, — объясняет Александр Черепанов. — Анализируя их, можно определить отклонения в здоровье, причем на первоначальном этапе зарождения болезненных явлений».

«Очень важно, что «Лабрадор» способен диагностировать онкологические заболевания, причем на самых ранних стадиях их развития и вне зависимости от локации раковых клеток, — уточняет в свою очередь Андрей Тарарков.

Области применения «Лабрадора» неисчерпаемы: радиационная дозиметрия, поиск полезных ископаемых, разведка и разработка нефтяных месторождений, контроль качества воды, используемой для повышения отдачи нефтяных пластов, контроль качества производства текстильной продукции, синтетического каучука, полимеров, селекция растений сельхозназначения, изучение минералов, пород и кристаллов, датировка ранних человеческих артефактов.

Изобретение екатеринбургских ученых получило поддержку государственного Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (Фонд содействия инновациям). Предприятие «Спектр», созданное разработчиками «Лабрадора» и производящее спектрометр, является резидентом инновационного центра «Сколково». Участие в проекте крупнейших российских инновационных организаций позволило существенно усовершенствовать прибор. В настоящее время он используется в фундаментальных и прикладных исследованиях ведущих вузов страны — в Новосибирском, Казанском, Уральском федеральном университетах и других.

Источник:

  • Пресс-служба Уральского федерального университета

Карточка организации:

Регион:

Добавить комментарий

  • 30
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22
  • 23
  • 24
  • 25
  • 26
  • 27
  • 28
  • 29
  • 30
  • 31
  • 1
  • 2
  • 3