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

  • 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.
    742
  • 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.
    2799
  • 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».
    1627
  • 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.
    536
  • 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.
    1731
  • 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.
    747
  • 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").
    2367
  • 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.
    513
  • 04/06/2019

    О присуждении премии имени академика В.А. Коптюга 2019 года

    ​Постановление Президиума СО РАН № 188 от 31.05.2019 В документе, в частности, сказано:  Присудить премию имени академика В.А. Коптюга 2019 года сотрудникам  Новосибирского института органической химии им.
    852
  • 28/02/2018

    Европейский Центр Синхротронных Исследований включил работу профессора Елены Болдыревой в число лучших по итогам 2017 года

    ​Профессор НГУ Елена Болдырева возглавила международную группу по исследованиям механохимического синтеза с использованием синхротронного излучения in situ в режиме реального времени – исследование отмечено как одно из лучших достижений Европейского Центра Синхротронных Исследований в Гренобле за 2017 год.
    1824