סימולציות מודרניות יכולות לשפר את ה- MRI: מהנדסים מוצאים מודלים יעילים יותר לניתוח חומרי ניגוד שמוצאים מחלות

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on telegram
Share on whatsapp
Share on email
פרסומת
תכנון תשתיות רפואיות


ניתן לשפר את חומרי הניגוד המבוססים על גדוליניום, תקן הזהב בהדמיית תהודה מגנטית (MRI) לקביעת בריאותו של המטופל, על פי מהנדסי אוניברסיטת רייס שחידדו מודלים שבהם השתמשו לראשונה כדי לשפר את התאוששות הנפט והגז.

הצוות בראשות דיליפ אסטהגירי ופיליפ סינגר מבית הספר להנדסה של ג'ורג 'ר. בראון בחנו כיצד ניתן לייעל כלי תהודה מגנטית גרעינית, הנפוצים בתעשיית הנפט כדי לאפיין מצבורים מתחת לאדמה באמצעות סימולציות דינמיות מולקולריות.

"התייחסנו שם להרבה שאלות מדעיות בסיסיות ותהינו אם יש דרכים אחרות שבהן נוכל להשתמש בסימולציות אלה", אמר אסתגירי.

"ישנם כ -100 מיליון MRI שנלקחים ברחבי העולם מדי שנה, וכ -40% מהם משתמשים בחומרי ניגוד מבוססי גאדוליניום, אך אופן המודל שלהם לתגובת MRI לסוכנים אלה לא השתנה באופן משמעותי מאז שנות השמונים", אמר זינגר. "חשבנו שזו תהיה מיטת ניסוי טובה לרעיונות שלנו."

תוצאות המחקר שלהם מופיעות בכתב העת Royal Society of Chemistry Physical Chemistry Physics Chemical.

המאמר שלהם מדגים עד כמה הגבלת מספר הפרמטרים בסימולציות יכולה לשפר את הניתוח של חומרי ניגודיות מבוססי גדוליניום ועד כמה הם יעילים בהדמיה לאבחון קליני. מטרתם היא ליצור סוכני ניגודיות טובים יותר וניתנים להתאמה אישית.

הרופאים משתמשים במכשירי MRI כדי "לראות" את מצב הרקמות הרכות בתוך הגוף, כולל המוח, על ידי גרימת רגעים מגנטיים בגרעיני המימן של מולקולות מים קיימות תמיד להתיישר לאורך השדה המגנטי. המכשיר מזהה כתמים בהירים כאשר הגרעינים המיושרים "נרגעים" בחזרה לשיווי משקל תרמי בעקבות עירור, וככל שהם נרגעים מהר יותר כך הניגודיות בהירה יותר.

כאן נכנסים חומרי ניגודיות מבוססי גאדוליניום פרמגנטיים. "יוני גדוליניום מגבירים את הרגישות והופכים את האות לבהיר יותר על ידי הפחתת זמן ההרפיה T1 של גרעיני מימן", אמר אסתגירי. "המטרה הסופית שלנו היא לסייע לאופטימיזציה ולעיצוב הסוכנים האלה".

בדרך כלל, גדוליניום הוא "chelated" – מוקף יוני מתכת – כדי להפוך אותו פחות רעיל. "הגוף אינו מסיר את הגדוליניום מעצמו וצריך לבצע כלאציה בכדי שהכליות יוכלו להיפטר ממנו לאחר סריקה", אמר זינגר. "אבל קלציה גם מאטה את הסיבוב המולקולרי, וזה יוצר ניגודיות טובה יותר בתמונת ה- MRI."

החוקרים ציינו כי "chelate" מגיע מהמילה היוונית טופר. "במקרה זה, טפרים אלה אוחזים בגדוליניום כדי להפוך אותו ליציב", אמר. "אנו מקווים שהמודלים שלנו יעזרו לנו לעצב אחיזה חזקה יותר, מה שיהפוך אותם לבטוחים יותר תוך מיקסום היכולת שלהם להגדיל את הניגודיות."

הם הודו כי כלאטים של גאדוליניום, שחוללו מהפכה בבדיקות MRI כאשר הוצגו בסוף שנות השמונים, היו שנויות במחלוקת בזמן האחרון מאז שהתגלה שחולים עם ליקוי בכליות לא הצליחו לחסל את כל הרעלים. "מאז הם הבינו שאם יש לך תפקוד כלייתי טוב, היתרונות עולים על הסיכונים האפשריים", אמר זינגר.

הצוות מתאים גם את המודלים שלו מעבר לאינטראקציות עם מים. "במערכות ביולוגיות, לתאים יש מרכיבים אחרים כמו אוסמוליטים ודנטורנטים כמו אוריאה, כך שאנו מדגמנים את הגאדוליניום עם סביבות שונות אלה לבנות למגוון יישומים", אמר אסתגירי.

מחברי המאמר הם סטודנטים לתארים מתקדמים באורז, ארג'ון וליה פאראמבטו, טיאגו פיניירו דוס סנטוס ויונק ליו; מדען המחקר הבכיר לורנס אלמני; ג'ורג 'היראסאקי, פרופסור אמריטוס של AJ Hartsook ופרופסור למחקר; וולטר צ'פמן, הפרופסור להנדסה כימית וביו -מולקולרית של ויליאם וו.

Vinegar Technologies LLC, Chevron Energy Technology, קונסורציום אוניברסיטת רייס על תהליכים בתקשורת נקבובית, מחלקת משרד האנרגיה למדע ומרכז מחשוב מתקדם בטקסס באוניברסיטת טקסס באוסטין תמכו במחקר.

מקור הסיפור:

חומרים המסופק על ידי אוניברסיטת רייס. כתב המקור של מייק וויליאמס. הערה: ניתן לערוך תוכן לפי סגנון ואורך.

.



קישור לכתבת המקור – 2021-09-20 18:30:18

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on telegram
Telegram
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on email
Email
פרסומת
X-ray_Promo1

עוד מתחומי האתר