Geum.ru

Российская академия наук Программа фундаментальных исследований Президиума ран фундаментальные науки – медицине

Вид материалаПрограмма

Содержание


Разработка и создание новой портативной аналитической системы медицинского назначения
Исследование, разработка и внедрение в практику медучреждений ран методов и приборов глубинной термографии тела человека
Подобный материал:
1   ...   32   33   34   35   36   37   38   39   ...   74

РАЗРАБОТКА И СОЗДАНИЕ НОВОЙ ПОРТАТИВНОЙ АНАЛИТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БИОДАТЧИКОВ НА ОСНОВЕ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ ДЛЯ МАССОВЫХ ОПРЕДЕЛЕНИЙ НАЛИЧИЯ И КОНЦЕНТРАЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ И ТОКСИЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЯХ

О.Н. Компанец1), В.М. Гусев1), С.Ф. Кольяков1), М.А. Павлов1),

Ю.М. Евдокимов2), С.Г. Скуридин2)

1) Институт спектроскопии РАН, Троицк Московской обл.
2)Институт молекулярной биологии им. В.А.Энгельгардта РАН, Москва


В Институте молекулярной биологии им. В.А.Энгельгардта (ИМБ) РАН на основе двухцепочечных молекул ДНК, фиксированных в пространственной структуре частиц холестерической жидкокристал-лической дисперсии (ХЖКД), созданы наноконструкции (НаК), в которых соседние молекулы нуклеиновой кислоты “сшиты” наномостиками из чередующихся ионов Cu2+ и молекул дауномицина. Разрушение мостиковых структур под действием биологически активных соединений (БАС) и лекарственных веществ (ЛВ) сопровождается исчезновением характерного для НаК ДНК аномального сигнала в спектре кругового дихроизма (КД) в области поглощения хромофоров дауномицина (макс.~ 550 нм). Это позволяет использовать частицы НаК ДНК в качестве жидкокристаллических биодатчиков для детекции в пробах биологического происхождения наличия и уровня БАС и ЛВ, “мишенью” которых являются структурные элементы наномостиков. Проблема недостаточной временной стабильности оптических свойств биодатчиков из-за постепенной седиментации частиц НаК ДНК решена за счет их иммобилизации в состав прозрачного, проницаемого для низко-молекулярных веществ гидрогеля, не нарушающего физико-химических свойств НаК, то есть создан биодатчик, по принципу своего функционирования аналогичный «биодатчикам пленочного типа».

Для детекции БАС и ЛВ с помощью гелевых биодатчиков в Институте спектроскопии РАН (ИСАН) разработан и изготовлен дихрометр с вертикальным ходом светового луча через микроплату, в лунках которой помещаются образцы биодатчика с диффундирующим в него аналитом. В состав базового варианта портативного полифункционального дихрометра, обеспечивающего измерения в широком диапазоне спектра (220-800 нм), входят: осветитель, монохроматор с устройством поворота дифракционной решетки, линейный поляризатор и модулятор круговой поляризации, устройство двухкоординатного перемещения микроплаты, ФЭУ, ноутбук с программным обеспечением. Дихрометр обеспечивает размер освещаемой области 0,6 мм и регистрацию минимального детектируемого сигнала КД (ΔА/А) 5∙10-6.

По сравнению с лабораторным макетом (2006 г.), в дихрометре оптимизирован температурный режим осветителя, работающего практически без образования озона и с повышенным выходом УФ-излучения. Конструкция модулятора и схема его управления со стабилизацией тока обеспечивают высокую стабильность поляризационных характеристик и устойчивость к внешним воздействиям. При разработке электронных узлов и реализации взаимодействия функциональных модулей использована современная элементная база, уменьшены межмодульные связи, повышена надежность работы прибора и уменьшены его габариты. С целью расширения диапазона работы прибора в УФ область спектра предусмотрена герметизация оптического блока с наполнением его газообразным азотом.

Прибор тестирован по сигналу КД от стандартных растворов соли камфор-сульфоновой кислоты, проведены исследования оптических свойств микроплат (UV-STAR), тонкой пленки из частиц ХЖКД ДНК. На примере определения гипорамина, гомоцистеина начаты исследования аналитических возможностей оптического биосенсора на основе дихрометра и гелевых биодатчиков как прототипа прибора для проведения массовых определений БАС и ЛВ в задачах медицины, фармакологии, биохимического анализа.

ИССЛЕДОВАНИЕ, РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ В ПРАКТИКУ МЕДУЧРЕЖДЕНИЙ РАН МЕТОДОВ И ПРИБОРОВ ГЛУБИННОЙ ТЕРМОГРАФИИ ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА




Ю.В.Гуляев1), А.А. Аносов1,2), А.И.Алехин3), А.Г.Куликов4),

А.Д. Мансфельд5), Ю.В.Обухов1)

1) Институт радиотехники и электроники РАН
2) Московская медицинская академия им. И.М.Сеченова
3) Центральная клиническая больница РАН
4) Российская медицинская академия последипломного образования
5) Институт прикладной физики РАН


Одним из перспективных и актуальных методов, позволяющих решать многие задачи ранней неинвазивной диагностики различных заболеваний, мониторинга лечения и профилактического обследования, является метод динамической термографии. Пассивный неинвазивный метод динамической термографии основан на измерении и анализе динамики распределения температуры поверхности тела человека (инфракрасная термография) или глубинного распределения температуры (радиотермография и акустотермография) в ответ на различные нагрузки – фармакологические, функциональные и др.

Инфракрасная (ИК) термография. Несмотря на то, что физически ИК термография позволяет измерять только распределение температуры по поверхности тела, за счет теплопроводности тканей в ИК изображениях отображаются также распределения и глубинной температуры. Метод ИК термографии и его применение в медицинской диагностике можно считать вполне обоснованным. В 2007 г. для 3-й поликлиники ЦКБ РАН был изготовлен и установлен инфракрасный термограф ИРТИС 2000 с программным обеспечением, обеспечивающим сбор, хранение и анализ термограмм. Прибор используется в целях дифференциальной диагностики опухолей, заболеваний сосудистой системы, опорно-двигательного аппарата, маммографии и др., а также для мониторинга и контроля качества физиотерапевтического лечения, связанного с нагревом участков тела различными физиотерапевтическими методами.

Для глубинной измерения распределения температуры в глубине тела был изготовлен и адаптирован к применению в типовых условиях клиники 6-канальный акустический термограф. Прибор с соответствующим программным обеспечением установлен в ЦКБ РАН для отладки методик контроля распределения глубинной температуры при лечении опухолей щитовидной и молочной железы.

Проведен эксперимент с целью контроля динамики изменения внутренней температуры в модельном объекте методом акустотермогра-фии. В качестве модели использовали кювету с водным раствором глицерина, в которую поместили пластилин. В процессе нагрева-охлаждения объекта проводили измерения его теплового акустического излучения. Для этого использовали две линейки акустотермометров, расположенные с двух сторон объекта. Результаты измерений позволили восстановить динамику изменения двумерного распределения глубинной температуры. Определяли положение нагретой области, ее температуру, характерный размер, а также оценивали величину коэффициента поглощения.