Akceptuję
W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczone w Państwa urządzeniu końcowym. Możecie Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności

Zamknij X
Seminarium 3
Strona główna Felieton
Dodatkowy u góry

Dodatkowy na dole

Magnetyczny rezonans jądrowy bez wielkich i drogich magnesów

Współczesne urządzenia wykorzystujące magnetyczny rezonans jądrowy pozwalają na bezinwazyjne spojrzenie do wnętrza ludzkiego ciała lub poznanie budowy cząsteczek chemicznych. Mają jednak sporo niedogodności, z którymi próbują się uporać między innymi badacze z UJ.

Magnetyczny rezonans jądrowy (MRJ)  to zjawisko, które leży u podstawy znanego szczególni z  medycyny obrazowania metodą rezonansu magnetycznego (ang. MRI). Umożliwia wiele zastosowań, poczynając od tych czysto naukowych po aplikacyjne i przemysłowe (oprócz wspomnianej diagnostyki medycznej także poszukiwanie złóż surowców mineralnych, przemysł żywieniowy, itd.). Warunkiem koniecznym do przeprowadzenia tego typu pomiarów jest wytworzenie bardzo silnego pola magnetycznego. Jest ono setki tysięcy razy silniejsze od pola magnetycznego Ziemi i w związku z tym nie zawsze bezpieczne. Takie uwarunkowania ograniczają zastosowanie MRJ, np. w diagnozowaniu pacjentów z rozrusznikami serca. Warto także wiedzieć, że wytworzenie gigantycznego pola magnetycznego wymaga bardzo dużych, skomplikowanych, drogich oraz specjalnie chłodzonych magnesów nadprzewodzących. Źródłem dodatkowych komplikacji technicznych jest konieczność zapewnienia wysokiej jednorodności silnych pól magnetycznych. Wszystko to wpływa nie tylko na koszty aparatury, ale także ogranicza jej mobilność. Na świecie istnieje tylko kilka mobilnych laboratoriów MRJ, którymi są olbrzymie ciężarówki z urządzeniami.

Przeszkody i rozwiązania

Badania w tej dziedzinie rozwija zespół dr hab. Szymona Pustelnego z Zakładu Fotoniki, Instytutu Fizyki UJ. Wśród współpracujących z krakowskimi badaczami ośrodków znaleźć można m.in. Uniwersytety w Cambridge, Turynie czy niemieckim Ulm.

– W naszych badaniach proponujemy zupełnie nowe podejście do magnetycznego rezonansu jądrowego – mówi Pustelny. Planowane pomiary prowadzone będą w bardzo słabym polu magnetycznym albo nawet bez niego (tzw. zeropolowy MRJ). Do pomiaru niezwykle małych sygnałów, pochodzących z próbki, stosowane są jedne z najczulszych sensorów pola magnetycznego – magnetometry optyczne. – Aby pomiary takie były możliwe musimy rozwiązać wiele problemów związanych z przygotowaniem próbki lub pacjenta oraz późniejszym wykryciem sygnałów MRJ – kontynuuje Pustelny. Jednym z nich jest polaryzacja badanego obiektu, czyli proces namagnesowania próbki, tak by mogła ona być badana metodami MRJ. Problem ten rozwiązać można polaryzując próbkę analogicznie jak w konwencjonalnym eksperymencie MRJ, poprzez umieszczenie jej w polu magnetycznym. W przeciwieństwie jednak do technik konwencjonalnych pole to może zostać wytworzone przez niewielki i tani magnes stały (pole magnetyczne do 2T.  T, czyli tesla, to jednostka indukcji magnetycznej. Dla porównania magnetyczne pole ziemskie jest około 100 tys. razy słabsze). – Do samej analizy wykorzystujemy inne podstawy fizyczne (m.in. skalarne sprzężenie) niż te, które znamy z konwencjonalnego funkcjonowania MRJ. Dzięki temu nasz zeropolowy MRJ dostarcza informacji o strukturze molekuły, sile i orientacji wiązań chemicznych, bez konieczności stosowania drogich, nadprzewodzących magnesów.

Prowadzenie pomiarów w takich warunkach eliminuje też jeden z najpoważniejszych problemów tradycyjnego MRJ, związany z niejednorodnością pola magnetycznego. Pole niejednorodne charakteryzuje się różną wartość indukcji w różnych punktach. Przykładem może być magnes neodymowy, na którego obszarze pole zmienia się bardzo gwałtownie, nawet o 105 w odległości kilkudziesięciu centymetrów. W przypadku badania związków chemicznych, żeby móc rozróżnić substancje, które wytwarzają tylko nieznacznie inny sygnał, pole musi być jednorodne. W niejednorodnym sygnały od różnych substancji będą na siebie zachodzić i nie będzie można powiedzieć, co dokładnie jest badane.

W konsekwencji technika ta zapewnia niezmiernie precyzyjną czułość na zmiany w strukturze molekuły czy oddziaływania spowodowane zewnętrznymi czynnikami (np. zmianami lepkości czy temperatury). Otwiera to nowe możliwości w analizie chemicznej. Co więcej – dodaje dr hab. Szymon Pustelny – ponieważ sygnał MRJ pochodzący od każdej molekuły jest unikalny, w ramach projektu planujemy stworzyć bazę zeropolowych widm, która w dalszej perspektywie pozwoli na rozpoznawanie określonych substancji chemicznych. W szczególności chcemy przeprowadzić badania, które pozwolą nam na wykrywanie ciekłych materiałów wybuchowych. Nie jest to możliwe przy pomocy tradycyjnego MRJ.

Wielkie zagadki nauki


Istotnym elementem prowadzonych badań są próby obrazowania medycznego bez potrzeby zastosowania drogich nadprzewodzących magnesów. Może to w przyszłości umożliwić budowę mobilnych laboratoriów MRJ albo sprawić, że laboratoria te będą na tyle małe, że możliwa będzie ich uruchomienie w przychodniach lekarskich.

Naukowcy chcą wykorzystać nowe metody magnetycznego rezonansu jądrowego także do poszukiwań oddziaływań, których istnienie przewidywane jest w ramach modeli teoretycznych, modeli lokujących się obecnie na obszarze tzw. egzotycznej fizyki. To zjawiska, których istnienie zostało potwierdzone teoretycznie, ale które nigdy nie zostały zaobserwowane doświadczalnie np. modele ciemnej materii. – Może nas to przybliżyć do zrozumienia największych tajemnic współczesnej nauki, w tym, tego czym jest ciemna energia i ciemna materia oraz dlaczego we Wszechświecie mamy przewagę materii nad antymaterią – podsumowuje Pustelny.

Źródło: www.nauka.uj.edu.pl



Drukuj PDF
wstecz Podziel się ze znajomymi

Informacje dnia: 200 mln złotych w ramach kolejnych edycji konkursów NCN Gdy dziecko połknie bateryjkę, miód może je uratować Czy mózg może uznać sztuczną kończynę za prawdziwą? Makrofag zaniesie lek do guza Lżejsze i czystsze samochody dzięki taśmie z włókien Skuteczność probiotyku zależy od mikroorganizmów 200 mln złotych w ramach kolejnych edycji konkursów NCN Gdy dziecko połknie bateryjkę, miód może je uratować Czy mózg może uznać sztuczną kończynę za prawdziwą? Makrofag zaniesie lek do guza Lżejsze i czystsze samochody dzięki taśmie z włókien Skuteczność probiotyku zależy od mikroorganizmów 200 mln złotych w ramach kolejnych edycji konkursów NCN Gdy dziecko połknie bateryjkę, miód może je uratować Czy mózg może uznać sztuczną kończynę za prawdziwą? Makrofag zaniesie lek do guza Lżejsze i czystsze samochody dzięki taśmie z włókien Skuteczność probiotyku zależy od mikroorganizmów

Partnerzy

GoldenLine Fundacja Kobiety Nauki Job24 Obywatele Nauki NeuroSkoki Portal MaterialyInzynierskie.pl Uni Gdansk MULTITRAIN I MULTITRAIN II Nauki przyrodnicze KOŁO INZYNIERÓW PB ICHF PAN FUNDACJA JWP NEURONAUKA Mlodym Okiem Polski Instytut Rozwoju Biznesu Analityka Nauka w Polsce CITTRU - Centrum Innowacji, Transferu Technologii i Rozwoju Uniwersytetu Akademia PAN Chemia i Biznes Farmacom Świat Chemii Forum Akademickie Biotechnologia     Geodezja Instytut Lotnictwa EuroLab

Szanowny Czytelniku!

 
25 maja 2018 roku zacznie obowiązywać Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016 r (RODO). Potrzebujemy Twojej zgody na przetwarzanie Twoich danych osobowych przechowywanych w plikach cookies. Poniżej znajdziesz pełny zakres informacji na ten temat.
 
Zgadzam się na przechowywanie na urządzeniu, z którego korzystam tzw. plików cookies oraz na przetwarzanie moich danych osobowych pozostawianych w czasie korzystania przeze mnie ze strony internetowej Laboratoria.net w celach marketingowych, w tym na profilowanie i w celach analitycznych.

Kto będzie administratorem Twoich danych?

Administratorami Twoich danych będziemy my: Portal Laboratoria.net z siedzibą w Krakowie (Grupa INTS ul. Czerwone Maki 55/25 30-392 Kraków).

O jakich danych mówimy?

Chodzi o dane osobowe, które są zbierane w ramach korzystania przez Ciebie z naszych usług w tym zapisywanych w plikach cookies.

Dlaczego chcemy przetwarzać Twoje dane?

Przetwarzamy te dane w celach opisanych w polityce prywatności, między innymi aby:

Komu możemy przekazać dane?

Zgodnie z obowiązującym prawem Twoje dane możemy przekazywać podmiotom przetwarzającym je na nasze zlecenie, np. agencjom marketingowym, podwykonawcom naszych usług oraz podmiotom uprawnionym do uzyskania danych na podstawie obowiązującego prawa np. sądom lub organom ścigania – oczywiście tylko gdy wystąpią z żądaniem w oparciu o stosowną podstawę prawną.

Jakie masz prawa w stosunku do Twoich danych?

Masz między innymi prawo do żądania dostępu do danych, sprostowania, usunięcia lub ograniczenia ich przetwarzania. Możesz także wycofać zgodę na przetwarzanie danych osobowych, zgłosić sprzeciw oraz skorzystać z innych praw.

Jakie są podstawy prawne przetwarzania Twoich danych?

Każde przetwarzanie Twoich danych musi być oparte na właściwej, zgodnej z obowiązującymi przepisami, podstawie prawnej. Podstawą prawną przetwarzania Twoich danych w celu świadczenia usług, w tym dopasowywania ich do Twoich zainteresowań, analizowania ich i udoskonalania oraz zapewniania ich bezpieczeństwa jest niezbędność do wykonania umów o ich świadczenie (tymi umowami są zazwyczaj regulaminy lub podobne dokumenty dostępne w usługach, z których korzystasz). Taką podstawą prawną dla pomiarów statystycznych i marketingu własnego administratorów jest tzw. uzasadniony interes administratora. Przetwarzanie Twoich danych w celach marketingowych podmiotów trzecich będzie odbywać się na podstawie Twojej dobrowolnej zgody.

Dlatego też proszę zaznacz przycisk "zgadzam się" jeżeli zgadzasz się na przetwarzanie Twoich danych osobowych zbieranych w ramach korzystania przez ze mnie z portalu *Laboratoria.net, udostępnianych zarówno w wersji "desktop", jak i "mobile", w tym także zbieranych w tzw. plikach cookies. Wyrażenie zgody jest dobrowolne i możesz ją w dowolnym momencie wycofać.
 
Więcej w naszej POLITYCE PRYWATNOŚCI
 

Newsletter

Zawsze aktualne informacje