Οι μαγνητικοί τομογράφοι χωράνε
σήμερα ολόκληρους ανθρώπους, στο μέλλον όμως θα μπορούν να
προσδιορίζουν τη δομή πρωτεϊνών και άλλων μορίων, δείχνουν δύο μελέτες
που παρουσιάζονται αυτή την εβδομάδα στην επιθεώρηση «Science». Η μαγνητική τομογραφία (ΜRI) και η παραπλήσια τεχνική του πυρηνικού
μαγνητικού συντονισμού (NMR) δίνουν πληροφορίες για τη δομή του
δείγματος εκθέτοντάς το σε ισχυρά μαγνητικά και ηλεκτρικά πεδία. Οι
πυρήνες των ατόμων του δείγματος αντιδρούν παράγοντας ασθενή μαγνητικά
πεδία, τα οποία καταγράφονται από τους ανιχνευτές...
Η μαγνητική τομογραφία χρησιμοποιείται σήμερα ευρέως στην ιατρική, ενώ η μέθοδος του NMR αξιοποιείται ερευνητικά ακόμα και στη μελέτη μορίων. Αυτό όμως είναι μια δύσκολη αποστολή, δεδομένου ότι οι ανιχνευτές του NMR πρέπει να έχουν μέγεθος παρόμοιο με το δείγμα, δεν μπορούν όμως να γίνουν μικρότεροι από μερικά μικρόμετρα, ή εκατομμυριοστά του μέτρου.
Φαίνεται όμως ότι υπάρχει τρόπος να αυξηθεί περαιτέρω η ανάλυση των δύο μεθόδων. Δύο ερευνητικές ομάδες, η πρώτη στην εταιρεία IBM και η δεύτερη στο Πανεπιστήμιο της Στουτγάρδης, αναφέρουν ότι χρησιμοποίησαν την τεχνική NMR για να ανιχνεύσουν άτομα υδρογόνου σε δείγματα που δεν ξεπερνούσαν τα μερικά νανόμετρα, ή δισεκατομμυριοστά του μέτρου.
«Διαμαντένια» ευρήματα
Και οι δύο ομάδες χρησιμοποίησαν μικρά διαμάντια με ειδικές ατέλειες στην κρυσταλλική τους δομή: ένα μεμονωμένο άτομο αζώτου στη θέση ενός ατόμου άνθρακα που έλειπε. Το άτομο αυτό κάνει το διαμάντι να φθορίζει με κόκκινο χρώμα, του οποίου η ένταση εξαρτάται από την περιστροφή των ηλεκτρονίων του αζώτου.
Τα προς εξέταση δείγματα τοποθετήθηκαν πάνω στο διαμάντι, οπότε οι ανιχνευτές του συστήματος κατέγραψαν τη μεταβολή του κόκκινου χρώματος λόγω του συντονισμού των πυρήνων στο δείγμα.
Και στις δύο περιπτώσεις, τα συστήματα μέτρησαν μια περιοχή του δείγματος διαμέτρου μόλις 5 νανομέτρων, μια σημαντική βελτίωση σε σχέση με προηγούμενα πειράματα.
«Το επόμενο που θέλουμε να κάνουμε είναι να προχωρήσουμε από την ανίχνευση στην απεικόνιση [της δομής των δειγμάτων]» λέει ο Φρίντμαν Ράινχαρτ, επικεφαλής της ομάδας της Στουτγάρδης.
Σύμφωνα μάλιστα με συνοδευτικό άρθρο σχολιασμού που δημοσιεύεται στο ίδιο τεύχος του Science, μικροσκοπικά διαμάντια που εισάγονται μέσα σε ζωντανά κύτταρα θα επιτρέψουν μια μέρα στo MRI και το NMR θα παρακολουθούν τη δραστηριότητα μεμονωμένων βιομορίων.
Η μαγνητική τομογραφία χρησιμοποιείται σήμερα ευρέως στην ιατρική, ενώ η μέθοδος του NMR αξιοποιείται ερευνητικά ακόμα και στη μελέτη μορίων. Αυτό όμως είναι μια δύσκολη αποστολή, δεδομένου ότι οι ανιχνευτές του NMR πρέπει να έχουν μέγεθος παρόμοιο με το δείγμα, δεν μπορούν όμως να γίνουν μικρότεροι από μερικά μικρόμετρα, ή εκατομμυριοστά του μέτρου.
Φαίνεται όμως ότι υπάρχει τρόπος να αυξηθεί περαιτέρω η ανάλυση των δύο μεθόδων. Δύο ερευνητικές ομάδες, η πρώτη στην εταιρεία IBM και η δεύτερη στο Πανεπιστήμιο της Στουτγάρδης, αναφέρουν ότι χρησιμοποίησαν την τεχνική NMR για να ανιχνεύσουν άτομα υδρογόνου σε δείγματα που δεν ξεπερνούσαν τα μερικά νανόμετρα, ή δισεκατομμυριοστά του μέτρου.
«Διαμαντένια» ευρήματα
Και οι δύο ομάδες χρησιμοποίησαν μικρά διαμάντια με ειδικές ατέλειες στην κρυσταλλική τους δομή: ένα μεμονωμένο άτομο αζώτου στη θέση ενός ατόμου άνθρακα που έλειπε. Το άτομο αυτό κάνει το διαμάντι να φθορίζει με κόκκινο χρώμα, του οποίου η ένταση εξαρτάται από την περιστροφή των ηλεκτρονίων του αζώτου.
Τα προς εξέταση δείγματα τοποθετήθηκαν πάνω στο διαμάντι, οπότε οι ανιχνευτές του συστήματος κατέγραψαν τη μεταβολή του κόκκινου χρώματος λόγω του συντονισμού των πυρήνων στο δείγμα.
Και στις δύο περιπτώσεις, τα συστήματα μέτρησαν μια περιοχή του δείγματος διαμέτρου μόλις 5 νανομέτρων, μια σημαντική βελτίωση σε σχέση με προηγούμενα πειράματα.
«Το επόμενο που θέλουμε να κάνουμε είναι να προχωρήσουμε από την ανίχνευση στην απεικόνιση [της δομής των δειγμάτων]» λέει ο Φρίντμαν Ράινχαρτ, επικεφαλής της ομάδας της Στουτγάρδης.
Σύμφωνα μάλιστα με συνοδευτικό άρθρο σχολιασμού που δημοσιεύεται στο ίδιο τεύχος του Science, μικροσκοπικά διαμάντια που εισάγονται μέσα σε ζωντανά κύτταρα θα επιτρέψουν μια μέρα στo MRI και το NMR θα παρακολουθούν τη δραστηριότητα μεμονωμένων βιομορίων.
www.tovima.gr
