Geum.ru

Программа фундаментальных исследований Президиума ран

Вид материалаПрограмма

Содержание


Разработка нового метода гемосорбции с использованием
Zygo NewView
Цифровой аппаратно-программный комплекс
Подобный материал:
1   ...   34   35   36   37   38   39   40   41   ...   72

^ РАЗРАБОТКА НОВОГО МЕТОДА ГЕМОСОРБЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

МАГНИТОУПРАВЛЯЕМЫХ СОРБЕНТОВ И ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННОГО

ОБРАЗЦА УСТРОЙСТВА ЭКСТРАКОРПОРАЛЬНОЙ ДЕТОКСИКАЦИИ

Ю.Г. Яновский1), Е.И. Зарайский2), А.Н. Данилин1), Ю.Н. Карнет1),

В.А. Жогин1), Л.В. Погорелова1), С.Л. Комиссаров1), Л.Х. Комиссарова3), В.И. Итин4),

Л.В. Загребин5), С.С. Шестов5), Н.Н. Гончаров6), А.И. Алехин6)

1) Институт прикладной механики РАН, г. Москва
2) Институт морфологии человека РАМН, г. Москва
3) Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН, г. Москва
4) Отдел структурной макрокинетики Томского научного центра СО РАН
5) Центр информационно-клеточной медицины, г. Москва
6) Центральная клиническая больница РАН, г. Москва

Впервые проведено сравнительное исследование структуры и сорбционной способности нано- и микроразмерных магнитоуправляемых частиц ферримагнетиков к антигенам и вирусам и соединениям низко-, средне- и высокомолекулярным веществам-маркерам.

С использованием интерференционного микроскопа ^ Zygo NewView 5022 исследована структура, форма и размеры частиц магнитных порошков. Установлено, что для образцов Fe3O4 и CoFe2O4, размолотых до наноразмеров и стабилизированных в солевых растворах, после их высушивания характерна дальнейшая агрегация частиц. Агрегаты имеют относительно гладкую структуру поверхности, что объясняет их плохую сорбционную эффективность к низко-, средне- и высокомолекулярным веществам.

В то же время установлено, что подобные объекты обладают хорошей сорбционной способностью к антигенам и вирусам, что, по-видимому, связано с индуцированными дипольными взаимодействиями между полярными молекулами магнетита и кобальтового феррита, с одной стороны, и антигенами и вирусами, с другой. В этом разделе работы изучена способность сорбции вирусных частиц гепатита В магнитными частицами CoFe22O4 и Fe3O4. С этой целью проводили «сэндвич»-иммуноферментный анализ образцов сливной сыворотки доноров, позитивных по HBs-антигенов. Показано, что все исследованные частицы сорбируют вирусные частицы гепатита В, причем, более полную адсорбцию демонстрируют магнитные частицы Fe3O4.

В работе также изучены сорбционные свойства магнитоуправляемых микроразмерных композитов на основе феррокарбонов (ФК). Исследованы ультрадисперсные порошки ФК, полученные плазмохимическим методом из железа и углерода, и биокомпозиты на их основе, представляющие собой покрытые белками частицы. Проведенные исследования показали, что оптимальными по химическому составу для использования в качестве магнитоуправляемых сорбентов являются композиты с содержанием углерода 40-50%, имеющие намагниченность насыщения 50-70 e.m.u./g, что позволяет проводить их магнитную сепарацию в магнитных полях напряженностью порядка 100-150 мТл. Кроме того, подобные композиты имеют высокую сорбционную эффективность.

Получены средние значения сорбционной ёмкости разных образцов ФК к соединениям разной молекулярной массы с немодифицированной поверхностью и их биокомпозитов, т.е. образцов с поверхностью, модифицированной человеческим альбумином и желатином. Максимальная сорбционная ёмкость к низкомолекулярным и высокомолекулярным соединениям (метиленовый синий и гемоглобин, соответственно) была обнаружена для образцов ФК, покрытых альбумином. Показано, что микроразмерные образцы ФК и микрокомпозиты на их основе характеризуются высокой эффективностью к сорбции высокомолекулярных соединений, существенно превышающей аналогичные показатели для угольных сорбентов. Полученные результаты открывают перспективы использования изученных магнитоуправляемых сред в медицине, в частности, в аппаратах экстракорпоральной детоксикации биологических жидкостей организма.

^ ЦИФРОВОЙ АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС

ДЛЯ МАССОВОЙ ДИАГНОСТИКИ ОСТЕОПОРОЗА




М.Н. Устинин1), Н.А. Арапов2), Б.Ф. Санталов3), М.М. Ольшевец1), В.А. Яшин3)

1) Институт математических проблем биологии РАН, Пущино
2) Отрадинская больница, Ступинский район Московской области
3) Институт биофизики клетки РАН, Пущино


Проект нацелен на разработку и внедрение методов диагностики остеопороза на цифровых рентгеновских аппаратах общего назначения. Актуальность работы обусловлена широким распространением данного заболевания и тяжестью его последствий. Для борьбы с остеопорозом важно проведение массовой рентгеновской диагностики плотности костей. Развиваемый нами подход опирается на растущее использование цифровых рентгенодиагностических комплексов общего назначения, при этом должны быть созданы методики и приспособления, которые обеспечат получение стандартизованных рентгеновских снимков, их обработку и анализ [1].

В отчетном году продолжалась работа на экспериментальном диагностическом стенде, созданном на базе кабинета цифровой ренгенодиагностики в Больнице Пущинского научного центра РАН. Предлагаемая методика требует получения рентгеновского снимка, на котором одновременно экспонируются предплечье пациента и набор эталонных объектов. Проводилась работа по совершенствованию экспериментального стенда, а также по подбору и конструированию эталонов.

Ключевым элементом создаваемого комплекса является программное обеспечение для автоматического анализа цифровых диагностических снимков [2]. Были разработаны и реализованы методы сглаживания и сжатия снимков, позволяющие существенно снизить объем хранимой и анализируемой информации. В программе также реализован алгоритм коррекции неравномерности яркости по полю снимка. Коррекция с использованием классических ортогональных многочленов позволяет избавиться от неравномерности рентгеновского пучка и аберраций оптической системы, используемой для получения цифрового снимка. В результате обеспечивается постоянный уровень фона, необходимый для корректного проведения денситометрии снимка, а также происходит сглаживание точечных шумов. Для оценки минеральной плотности кости по результатам денситометрии снимка выполняется автоматическая сегментация изображения с распознаванием целевого участка кости и эталонных объектов. Затем происходит идентификация параметров математических моделей всех элементов сцены, вычисляется калибровочная кривая и оценивается минеральная плотность костной ткани [3].

Для верификации результатов измерений и настройки алгоритмов и программ используются стандартизованные объекты съемки и двухлучевой денситометр “Osteometer DTX-200 Bone Densitometer”.


Литература

1. М.Н.Устинин, Н.А.Арапов, Б.Ф.Санталов, М.М.Ольшевец, В.А.Яшин. Цифровой аппаратно-программный комплекс для массовой диагностики остеопороза. Тезисы докладов конференции «Фундаментальные науки – медицине», Москва, 27-29 ноября 2006 года, М., Фирма «Слово», cс.110-112.

    2. M.M.Olshevetz, M.N.Ustinin, and I.A.Nikonov. Software for Digital Filmless Roentgenography. In Pattern Recognition and Image Analysis. Vol. 16, 2006, pp. 23–25.

    3. М.М.Ольшевец, М.Н.Устинин. Цифровая диагностика остеопороза в программном комплексе для медицинской цифровой рентгенографии. Сборник докладов 13-й Всероссийской конференции «Математические методы распознавания образов». – М.: МАКС Пресс, 2007. сс.509-511.