Skaņa ar temperatūru tūkstošiem grādu. Sonoluminiscence medicīnā: diagnostikas ierīce un skalpelis

Tūkstošiem grādu

Igors Ivanovs

  • Skaņas radītais spīdums
  • Eksperimentējiet un eksperimentējiet vēlreiz!
  • Augstākās klases laboratorija ķīmiķe un materiālu zinātnieks
  • Sonoluminiscence medicīnā: diagnostikas ierīce un skalpelis
  • "Mums nav dots paredzēt …"

Sonoluminiscence medicīnā: diagnostikas ierīce un skalpelis

Visbeidzot, tuvā nākotnē sonoluminiscenci var lietot arī medicīnā. Mūsdienu medicīna jau ir pieņēmusi daudzus 20. gadsimta fizikas atklājumus. Lāzera mikroķirurģija, rezonanses kodoltomogrāfija, elementārparaugu detektoru pielāgošana fluorogrāfijai, ļaundabīgo audzēju ārstēšana ar augstas enerģijas protonu stariem – tas viss jau atrodas ārstu arsenālā.

Gandrīz noteikti šajā sarakstā ir vieta un sonoluminescence. Principā sonoluminiscenci jau izmanto kā metodi kavitācijas vizualizēšanai, tai skaitā medicīnā. Piemēram, ir zināms, ka kavitācija ir svarīgs faktors, kas noved pie mākslīgo orgānu degradācijas, kas piedzīvo impulsu mehāniskās slodzes. 2003. gadā pētnieki no Tokijas universitātes spēja izmantot sonoluminiscenci, lai vizualizētu visnevajadzīgākās neaizsargātās mākslīgās sirds daļas (pdf, 1 Mb).

Tomēr šķiet, ka sonoluminescences izmantošana tiešām ir daudzsološāka. ķermeņa iekšienē. Patiešām, no ārsta viedokļa šis process ir ne-ķirurģisks, nejonizējošs, viegli kontrolējams un potenciāli ļoti precīzs veids, kā ietekmēt dzīvā organisma interjeru: galu galā burbuļa izmērs ir milimetra daļa, un iedarbības ilgums var būt miljonsekundes daļa. Neapšaubāmi, veiksmīgam apstākļu sakritībai ir fakts, ka dzīvos organismus lielākoties veido ūdens: galu galā ūdenī visbiežāk ir gaišāka sonoluminiscējošā gaisma.

Jūs varat iedomāties, kā to izdarīt diagnostikas (tomogrāfiski) un terapeitisks Sonoluminescences iedarbība uz ķermeni. Mīkstu, caurspīdīgu audu tomogrāfijai ultraskaņas viļņus vajadzētu fokusēt uz ķermeņa mīksto audu vēlamo punktu, radot tajā kvēlojošs kavitācijas burbulis. Sensors reģistrē šo luminiscenci, analizē tā spektru un izvēlas atsevišķas emisijas līnijas, tādējādi veicot dzīvā organisma noteiktā punkta ķīmisku analīzi.

Dzīvās peles fotogrāfija zem vājā apgaismojuma optiskajā diapazonā (a) un "sonoluminiscējošās gaismas staros" (b).Zāles, ko injicē subkutāni krustojumā iezīmētajā vietā, izkliedējas peles augšdaļas mīkstos audos. Attēlu apgabals ir skaidri redzams fotogrāfijā (b) (attēls no www.iop.org)

Jāuzsver, ka pētniecība šajā virzienā jau ir sākusies. 1998. gadā fizikas studenti no Teksasas universitātes K. Sheng un L. Vang eksperimentāli pirmo reizi pierādīja, ka sonoluminiscējošā tomogrāfija patiešām ļauj jums "ieskatīties" mīkstos caurspīdīgos materiālos. 2002. gadā veiksmīgi testēja šo metodi dzīvām peles – ķīniešu un japāņu pētnieku grupa. Pētnieku iegūtie attēli ļāva ne tikai uztvert peli "sonoluminiscējošā gaismā", bet arī droši atpazīt individuālos mīkstos audus (aknas, muskuļus, tauku audus), kā arī izsekot injicētās vielas sadalījumam, kas uzlaboja sonoluminiscējošo spīdumu. Autori uzsver, ka visi pelēm veiksmīgi piedzīvoja eksperimentu.

Ar terapeitisku iedarbību sonoluminescence spēlēs "punktu skalpelis"Un daudz vairāk universāls nekā pašlaik izmantotais" ultraskaņas griezējs ".Sonoluminiscence var ne tikai norādīt uz ļaundabīgiem audzējiem, bet arī veikt ķīmiskas reakcijas noteiktā ķermeņa vietā. Šķiet diezgan iespējams, ka nākotnes klīnikā pacients saņems preparātu, kas satur nanokapsulas (piemēram, oglekļa nanocaurules) ar bioaktīviem reaģentiem, kas organismā ir droši "noslēgtā" stāvoklī. Zāles tiek absorbētas caur ķermeni, sonoluminescence atver kapsulas noteiktā punktā organismā un veic ķīmisku reakciju uz noteiktu laiku.

Protams, bioloģiski kaitīgie sonoluminiscējošo efektu aspekti ir pārsteidzoši, sākot no mehāniskās un termiskās iejaukšanās organismā līdz brīvo radikāļu veidošanās. Protams, tas prasīs detalizētu pētījumu par to, vai tos var samazināt līdz pieņemamam līmenim. Tomēr jaunā potenciālā medicīniskā instrumenta fiziskās īpašības ir tik iespaidīgas, ka tuvākajos gados daudzi darbi acīmredzot tiks veltīti šādu metožu izstrādei.


Like this post? Please share to your friends:
Tūkstošiem grādu ">
Atbildēt

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: