С помощью нового квантового датчика можно будет обнаруживать «окислительный стресс» в тканях во время МРТ-исследования, что позволит проводить раннюю диагностику различных заболеваний.
Кислород необходим для жизни человека, но в ходе биологических процессов в тканях кислород может участвовать в образовании реактивных и агрессивных молекул, обладающих повреждающим действием на белки, ДНК, РНК. В здоровом организме активные формы кислорода (АФК) дезактивируются антиоксидантами. Но неправильный образ жизни, стрессы, старение могут приводить к дисбалансу между образованием АФК и способностью организма к дезактивации. В результате такого дисбаланса возникает «окислительный стресс», который может нарушить клеточные функции и увеличить риск развития различных заболеваний, сопровождающихся тяжелым воспалением (рак, нейродегенерация, нарушения функция почек и другие состояния).
Учитывая, что окислительный стресс ассоциирован с различными серьезными заболеваниями, его выявление в живых органах позволит проводить раннюю диагностику и профилактическое лечение. Новый квантовый датчик был создан благодаря сотрудничеству ученых из Японского института (QST)и Софийского университета Св. Климента. Результаты работы были опубликованы журнале Analytical Chemistry.
Как считают ведущие авторы, доктор Румиана Бакалова и ее коллега Ичио Аоки, новый датчик может быть использован для ранней диагностики патологических состояний, сопровождающихся воспалительным процессом, таких как инфекционные заболевания, рак, нейродегенерация, атеросклероз, диабет и т.д.
Датчик включает в себя ядро ??из квантовой точки - полупроводника, покрытого кольцеобразным простым сахаром α-циклодекстрином, и эта молекула связана с шестью химическими группами (нитроксидами), чувствительными к окислению. Эти компоненты абсолютно безопасны для человека. Кроме того, производные нитроксила обладают еще и антиоксидантными свойствами.
Производные нитроксила заставляют сенсор издавать сигналы флуоресценции в восстановленном состоянии и магнитные сигналы при окислении. Это позволяет обнаруживать окислительный стресс с помощью таких методов, как магнитно-резонансная томография (МРТ) и электронно-парамагнитная томография (ЭПР).
Для проверки нового химического датчика, ученые провели лабораторное тестирование на культуре здоровых и раковых клеток толстой кишки. Для этого они использовали свой сенсор в окисленной форме. В здоровых клетках сигналы ЭПР гасились; но в раковых клетках они оставались сильными. Эти данные показали, что сенсоры в здоровых клетках восстанавливались антиоксидантами, но в раковых клетках сохранялись окисленными.
Аналогичные результаты были получены при создании экспериментальной модели дисфункции почек, связанной с избыточным поступлением в организм холестерина.
Созданная методика выявления окислительного стресса находится в начальной стадии и требуется дальнейшая работа для того, чтобы такие датчики могли быть использованы в широкой клинической практике.
