Bunyi dengan suhu beribu-ribu derajat. Sonoluminescence dalam perubatan: peranti diagnostik dan pisau bedah

Beribu-ribu darjah

Igor Ivanov

  • Cahaya dihasilkan oleh bunyi
  • Eksperimen dan eksperimen sekali lagi!
  • Makmal kelas tambahan untuk ahli kimia dan bahan saintis
  • Sonoluminescence dalam perubatan: peranti diagnostik dan pisau bedah
  • "Kami tidak diberikan untuk meramalkan …"

Sonoluminescence dalam perubatan: peranti diagnostik dan pisau bedah

Akhirnya, dalam masa terdekat, sonoluminescence juga boleh digunakan dalam perubatan. Perubatan moden telah menerima banyak penemuan fizik abad ke-20. Laser microsurgery, tomografi nuklear resonan, penyesuaian pengesan zarah asas untuk fluorografi, rawatan tumor malignan dengan rasuk proton tenaga tinggi – semua ini sudah berada di arsenal doktor.

Hampir pasti dalam senarai ini ada tempat dan sonoluminescence. Pada prinsipnya, sonoluminescence telah digunakan sebagai kaedah untuk visualisasi peronggaan, termasuk dalam aplikasi perubatan. Sebagai contoh, diketahui bahawa peronggaan adalah faktor penting yang membawa kepada kemerosotan organ-organ buatan yang mengalami beban mekanikal yang berdenyut. Pada tahun 2003, para penyelidik dari University of Tokyo berjaya menggunakan sonoluminescence untuk memvisualisasikan kawasan yang paling rentan terdedah dari hati buatan (pdf, 1 Mb).

Walau bagaimanapun, penggunaan sonoluminescence secara langsung nampaknya paling menjanjikan. di dalam badan. Sesungguhnya, dari sudut pandang seorang doktor, proses ini adalah cara yang bukan pembedahan, tanpa pengionan, mudah dikendalikan dan berpotensi sangat tepat untuk mempengaruhi bahagian dalam organisma hidup: setelah itu, saiz gelembung adalah pecahan milimeter, dan tempoh pendedahan boleh menjadi pecahan milisaat. Tidak dinafikan, kebetulan keadaan yang berjaya ialah hakikat bahawa organisma hidup sebahagian besarnya terdiri daripada air: selepas semua, dalam air cahaya sonoluminescent adalah yang paling cerah.

Anda boleh bayangkan bagaimana diagnostik (tomografi) dan terapeutik kesan sonoluminescence pada badan. Untuk tomografi tisu yang lembut dan lut, gelombang ultrasonik harus difokuskan ke titik yang dikehendaki dari tisu lembut badan, menghasilkan gelembung cavitation yang bersinar di sana. Sensor mendaftarkan pendikit ini, menganalisis spektrumnya dan memilih garis pelepasan individu, dengan itu menjalankan analisis kimia titik tertentu organisma hidup.

Gambar tetikus hidup di bawah cahaya malap dalam julat optik (a) dan dalam "sinar cahaya sonoluminescent" (b).Dadah, disuntik subcutaneously pada titik yang ditandakan dengan salib, tersebar ke dalam tisu lembut bahagian atas tetikus. Kawasan penyebaran jelas kelihatan dalam gambar (b) (imej dari www.iop.org)

Perlu ditekankan bahawa penyelidikan ke arah ini telah pun bermula. Pada tahun 1998, ahli fizik dari University of Texas K. Sheng dan L. Wang membuktikan untuk pertama kalinya bahawa tomografi sonoluminescent benar-benar membolehkan anda "melihat ke dalam" bahan-bahan lut lembut. Pada tahun 2002, sekumpulan penyelidik Cina dan Jepun berjaya menguji teknik ini pada tikus hidup. Gambar-gambar yang diperoleh oleh para penyelidik menjadikan bukan sahaja untuk melihat tetikus dalam "cahaya sonoluminescent", tetapi juga untuk mengiktiraf secara pasti tisu-tisu lembut (hati, otot, tisu adiposa), serta mengesan pengedaran bahan yang disuntik yang meningkatkan cahaya sonoluminescent. Penulis menekankan bahawa semua tikus berjaya mengalami eksperimen tersebut.

Dengan kesan terapeutik, sonoluminescence akan memainkan peranan "titik pisau bedah", Dan lebih serba boleh berbanding dengan" pemotong ultrasonik "yang digunakan sekarang.Sonoluminescence bukan sahaja boleh menunjukkan tumor malignan, tetapi juga menjalankan tindak balas kimia di tempat tertentu badan. Nampaknya sangat mungkin bahawa di klinik masa depan pesakit akan menerima persiapan yang mengandungi nanocapsules (contohnya, nanotube karbon) dengan reagen bioaktif yang selamat untuk badan dalam keadaan "tertutup". Ubat ini diserap melalui badan, sonoluminescence membuka kapsul pada titik tertentu dalam badan dan menjalankan reaksi kimia untuk tempoh masa tertentu.

Sudah tentu, aspek biologi yang merugikan kesan sonoluminescent adalah menarik, dari gangguan mekanikal dan haba dalam badan kepada pembentukan radikal bebas. Sudah tentu, ia memerlukan kajian terperinci sama ada mereka boleh dikurangkan ke tahap yang boleh diterima. Walau bagaimanapun, ciri-ciri fizikal alat perubatan berpotensi baru sangat mengesankan bahawa pada tahun-tahun akan datang banyak kerja akan nampaknya dikhaskan untuk pembangunan teknik tersebut.


Like this post? Please share to your friends:
Beribu-ribu darjah ">
Tinggalkan Balasan

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