Руководитель Международного томографического центра СО РАН награжден престижной премией Гюнтера Лаукина, присуждаемой за передовые экспериментальные исследования в области ядерного магнитного резонанса (ЯМР) с высоким потенциалом для практического применения. О премии написано в статье, вышедшей в престижном журнале Angewandte Chemie, International Edition
 
Работа директора МТЦ СО РАН доктора физико-математических наук Константина Львовича Иванова связана с повышением чувствительности метода ЯМР-спектроскопии. Результаты, которые он получил, могут быть использованы для усиления ЯМР-сигналов, в том числе метаболитов и лекарственных препаратов при диагностике раковых заболеваний и контроле эффективности их лечения. 
 
 
 
ЯМР-спектроскопия имеет дело с собственными магнитными моментами (спинами) ядер водорода, углерода и других элементов, которые определенным образом ориентированы по отношению к внешнему магнитному полю. Когда на ядра воздействуют переменным электромагнитным полем, происходят переходы между спиновыми уровнями энергии с определенными значениями проекции магнитного момента на направление поля. Регистрируя отклик ядер на такое воздействие, то есть анализируя спектры ЯМР, можно получить информацию о молекулярном строении различных химических веществ. При помощи ЯМР также можно послойно восстанавливать трехмерную структуру непрозрачных объектов, то есть проводить эксперименты по ЯМР-томографии.
 
Проблемой этих методов является низкая чувствительность. «Интенсивность ЯМР-сигналов прямо пропорциональна разнице в заселенности спиновых состояний. В нормальных равновесных условиях эта разница колоссально мала: ее доля от общего числа атомов не превышает 0,01 %. Получается, что если в образце 10 000 молекул, за которыми мы наблюдаем, то лишь одна из них дает вклад в полезный сигнал. Поэтому для его усиления сегодня всё чаще используются методики спиновой гиперполяризации, которые позволяют существенно, на несколько порядков величины, увеличить разницу в заселенности спиновых состояний по сравнению с равновесной ситуацией», — рассказывает Константин Иванов.
 
Ученый исследует явления, связанные с использованием параводорода для усиления сигналов ЯМР. Это модификация водорода — молекула H2 с антипараллельными спинами двух атомов H. Само по себе такое состояние молекулы характеризуется нулевым магнитным моментом и поэтому не дает сигнала ЯМР, тем не менее, используя параводород и применяя химические реакции, можно усилить ЯМР-сигналы. Причем, по словам физика, усиление может достигать сотен, тысяч и десятков тысяч раз.
 
Сегодня одними из основных областей приложения гиперполяризации являются биология и медицина, в частности онкология. Большое внимание уделяется изучению метаболизма в здоровых и опухолевых тканях. Подходящим методом для этого является гиперполяризация пирувата — метаболита, который входит в цикл Кребса (центральная часть общего пути катаболизма. — Прим. ред.) и превращается в аланин и лактат. Скорость этих превращений разная в нормальных органах и раковых образованиях.
 
«Ряд иностранных лабораторий использует для усиления ЯМР-сигнала динамическую поляризацию ядер. Метод эффективный, но дорогой в эксплуатации. Больших денег стоит установка, также высоки эксплуатационные расходы. Работа с параводородом — это дешевая, доступная и перспективная альтернатива. Получать его относительно несложно и недорого», — объясняет Константин Иванов. 
 
Премия Гюнтера Лаукина — одна из самых престижных наград в области ЯМР. Она вручается с 1999 года. Константин Львович Иванов — первый российский ученый, удостоившийся присуждения премии. Приз учрежден фирмой Bruker, которая производит научное оборудование. Кроме того, Bruker вместе с СО РАН является соучредителем Международного томографического центра. Премия Лаукина 2020 года вручена трем ученым — Саймону Дакетту (Великобритания), Константину Иванову и Уоррену Уоррену (США) — за развитие неразрушающего подхода для применения параводорода в ЯМР. Метод называется SABRE (от англ. Signal Amplification By Reversible Exchange — усиление сигнала за счет обратимого обмена).
 
«Наука в Сибири»
 
Фото предоставлено Константином Ивановым 

Похожие новости

  • 18/01/2019

    Молодой ученый из НИОХ СО РАН стал победителем конкурса научно-технических проектов

    ​28 декабря 2018 года протоколом дирекции Фонда содействия инновациям с учетом рекомендации конкурсной комиссии Фонда были утверждены списки проектов, представленных для финансирования по программе «УМНИК».
    1837
  • 22/11/2019

    13-я церемония вручения национальных стипендий L’ORÉAL-UNESCO «Для женщин в науке»

    ​26 ноября десять молодых российских женщин-учёных будут награждены национальными стипендиями L’ORÉAL-UNESCO «Для женщин в науке». Проект осуществляется в России с 2007 года при участии Российской Академии Наук и Комиссии Российской Федерации по делам ЮНЕСКО.
    974
  • 22/07/2019

    Спиновые технологии будут развивать в Новосибирске

    Главный научный сотрудник Международного томографического центра СО РАН доктор физико-математических наук Александра Вадимовна Юрковская получила награду Фонда Александра фон Гумбольдта (Германия) за инициативный проект «Перспективные спиновые технологии» (Emerging spin technology), призванный привлечь молодых ученых к работе в этой области.
    642
  • 13/10/2016

    Новосибирские ученые удостоены премии за выдающиеся работы в области катализа

    Премиями имени выдающихся ученых академия наук поощряет научные труды, открытия и изобретения, имеющие большое значение для науки и практики. ​Премия А.А. Баландина учреждена Российской академией наук и присуждается отечественным ученым  за выдающиеся работы в области катализа.
    2984
  • 24/11/2016

    Дни Франции в Институте катализа СО РАН

    С 7 по 9 ноября 2016 года в Институте катализа состоялся очередной российско-французский семинар в рамках международного научного объединения «Каталитическая переработка биомассы в ценные продукты» (МНО «Биомасса» / GDRI "Biomass").
    2536
  • 05/10/2019

    Определены победительницы конкурса «Для женщин в науке» L'OREAL - UNESCO 2019 года

    ​Победительницами конкурса "Для женщин в науке" L'OREAL - UNESCO 2019 года стали 10 ученых из Москвы, Казани, Новосибирска, Томска и Владивостока. Каждая из них получит стипендию в 500 тыс. рублей, говорится в сообщении на сайте конкурса, опубликованном 4 октября.
    2286
  • 16/09/2019

    Сотрудники ИНХ СО РАН – лауреаты премии Reaxys Award Russia 2019

    ​11 сентября 2019 г. на XXI Менделеевском съезде по общей и прикладной химии​  Elsevier и Российское химическое общество имени Д.И. Менделеева объявили победителей премии Reaxys Award Russia 2019.
    1038
  • 02/11/2016

    Энергетика будущего начинается здесь и сейчас: интервью академика Валентина Пармона

    ​"Чаепития в Академии" - постоянная рубрика Pravda.Ru. Писатель Владимир Губарев беседует с выдающимися учеными. Вниманию читателей предлагается интервью с доктором химических наук, профессором, академиком РАН Валентином Пармоном.
    2383
  • 21/11/2019

    Учёный секретарь ИК СО РАН Денис Козлов стал лауреатом премии «Leaders Today – 2019»

    ​18 ноября в Государственном концертном зале имени Арнольда Каца прошло торжественное вручение пятой ежегодной премии «Leaders Today – 2019». Профессор РАН, учёный секретарь Института катализа СО РАН Денис Владимирович Козлов стал лауреатом премии за большой вклад в развитие исследований по искусственному фотосинтезу и электрохимии в Сибири.
    692
  • 29/05/2018

    Новосибирский химик удостоен европейской премии по химии

    Лауреатом премии Европейской академии (Academia Europaea) по химии стал научный сотрудник Института катализа имени Г.К. Борескова СО РАН кандидат химических наук Антон Габриенко. Он исследовал активацию и движение метана в химических соединениях.
    762