Μια πρωτοπόρος προσέγγιση για τη βελτίωση της διακριτικής ικανότητας μη-επεμβατικών ιατρικών τεχνικών διάγνωσης είναι η χρήση νανο-υλικών τα οποία μεταφερόμενα σε ιστούς βοηθούν στην καλύτερη απεικόνισή τους. Σε τέτοιου είδους εφαρμογές, τα μαγνητικά οξείδια του σιδήρου είναι ιδιαίτερα ελπιδοφόρα υλικά για τη διάγνωση ποικίλων ασθενειών και ιδιαίτερα σε ότι αφορά στον τομέα της απεικόνισης με μαγνητική τομογραφία (MRI). Σε αυτήν την κατεύθυνση, ερευνητική μελέτη με επιστημονικό συντονιστή τον Δρ Αλέξανδρου Λάππα, Διευθυντή Ερευνών στο Ινστιτούτο Ηλεκτρονικής Δομής και Λέιζερ (ΙΗΔΛ), ανέδειξε ότι συσσωματώματα τροποποιημένων νανοκρυστάλλων του μαγνητίτη (ορυκτό του σιδήρου), παρέχουν εντυπωσιακά βελτιωμένη έως και τέσσερεις φορές σκιαγραφική αντίθεση, συγκριτικά με εμπορικά διαθέσιμα προϊόντα για MRI (Σχήμα 1).

Η εποικοδομητική συνεργασία με φορείς Ε&Τ από την Ελλάδα (ομάδες υπό την καθοδήγηση της Δρ Κ.Ν. Τροχίδου και του Δρ Α.Π. Δούβαλη) και την Ιταλία (Δρ Α. Lascialfari) οδήγησε στην κατανόηση των τεχνολογικών δυνατοτήτων των νέων υλικών και επέτρεψε την κατοχύρωση διπλώματος ευρεσιτεχνίας από το ΙΗΔΛ. Τα υλικά αυτά, λόγω των εγγενών δομικών χαρακτηριστικών τους παρουσιάζουν σημαντικά πλεονεκτήματα, μεταξύ αυτών, η απουσία τοξικότητας, η ισχυρή μαγνήτιση και κυρίως η συνέργια μεταξύ των νανοκρυστάλλων τους.

«Η ικανότητά μας να κατευθύνουμε την οργάνωση των νανοκρυστάλλων έτσι ώστε να αποκτούν τον ίδιο προσανατολισμό μέσα στα νανο-συσσωματώματά τους είναι προς όφελος διαφορετικών εφαρμογών, που εκτίνονται από τη φωτονική μέχρι και τη θεραπεία του καρκίνου. Όσον αφορά στο τελευταίο, η επιτυχής έκβαση αυτής βασίζεται στην έγκαιρη ιατρική διάγνωση μέσω ιστολογικής απεικόνισης. Μελετώντας αυτά τα υλικά ανακαλύψαμε ότι προξενούν έντονη διαταραχή του τοπικού μαγνητικού πεδίου στον προς μελέτη ιστό. Μια τέτοια διαδικασία επιταχύνει την εφηρέμηση των πρωτονίων των μορίων νερού που εμπεριέχει ο ιστός και βελτιώνει τη διακριτική ικανότητα στις εικόνες τομογραφίας (Σχήμα 1).», λέει η Δρ Αθανασία Κωστοπούλου, επικεφαλής συγγραφέας των πρόσφατα δημοσιευμένων άρθρων του ΙΗΔΛ στις επιστημονικές επιθεωρήσεις Nanoscale και Dalton Transactions της Royal Society of Chemistry.

Η έρευνα αυτή αποκαλύπτει ότι η προσχεδιασμένη οργάνωση νανοκρυστάλλων σε ελεγχόμενου σχήματος και μεγέθους υβριδικές δομές τους προσδίδει συλλογικές φυσικές ιδιότητες για τη στοχευμένη αντιμετώπιση τεχνολογικών προκλήσεων. Το νέο υλικό, ξεχωρίζει όχι μόνο λόγο των εγγενών φυσικο-χημικών χαρακτηριστικών του, αλλά και επειδή είναι μέλος της οικογένειας των ευρέως διαδομένων στην τεχνολογία οξειδίων του σιδήρου. Αποτελεί έτσι, μια οικονομικά ανταγωνιστική λύση σε σχέση με εμπορικά διαθέσιμα προϊόντα, αφού λειτουργώντας τόσο αποτελεσματικά ανοίγει νέους ορίζοντες για τις μαγνητικά-ελεγχόμενες ιατρικές μεθόδους απεικονιστικής διάγνωσης παθήσεων σε πρώιμο στάδιο και επομένως της αποτελεσματικότερης θεραπείας αυτών.

Σχήμα 1: Συσσωματώματα νανοκρυστάλλων (κόκκινα σύμβολα) επιφέρουν ενισχυμένη σκιαγραφική αντίθεση στη μαγνητική τομογραφία.

READ MORE:

[1] A. Kostopoulou, K. Brintakis,M. Vasilakaki, K.N. Trohidou,A.P. Douvalis,A. Lascialfari, L. Manna,A. Lappas, Nanoscale 2014,6, 3764-3776
[2] A. Kostopoulou, S. K. P. Velu, K. Thangavel, F. Orsini, K. Brintakis, S. Psycharakis, A. Ranella, L. Bordonali, A. Lappas, A. Lascialfari, DaltonTrans 2014, 43, 8395-8404