Racjonalista - Strona głównaDo treści


Fundusz Racjonalisty

Wesprzyj nas..
Zarejestrowaliśmy
201.010.526 wizyt
Ponad 1065 autorów napisało dla nas 7364 tekstów. Zajęłyby one 29017 stron A4

Wyszukaj na stronach:

Kryteria szczegółowe

Najnowsze strony..
Archiwum streszczeń..

 Czy konflikt w Gazie skończy się w 2024?
Raczej tak
Chyba tak
Nie wiem
Chyba nie
Raczej nie
  

Oddano 407 głosów.
Chcesz wiedzieć więcej?
Zamów dobrą książkę.
Propozycje Racjonalisty:

Złota myśl Racjonalisty:
"Marzę o tym, aby świat był bez religii, oparty na rozumie i respekcie dla ludzkich wartości.''
Nowinki i ciekawostki naukowe
Chemia
Kapilary zmierzą dyfuzję, pomogą skuteczniej leczyć (13-02-2014)

W Instytucie Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk w Warszawie powstaje metoda szybkiego i taniego wyznaczania współczynników dyfuzji różnych związków chemicznych, w tym leków. Doktorantka Anna Lewandrowska przygotowuje substancję do wstrzyknięcia do kapilary. Zwój z kapilarą trzyma doktorantka Aldona Majcher. (Źródło: IChF PAN, Grzegorz Krzyżewski)
1. W Instytucie Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk w Warszawie powstaje metoda szybkiego i taniego wyznaczania współczynników dyfuzji różnych związków chemicznych, w tym leków. Doktorantka Anna Lewandrowska przygotowuje substancję do wstrzyknięcia do kapilary. Zwój z kapilarą trzyma doktorantka Aldona Majcher. (Źródło: IChF PAN, Grzegorz Krzyżewski)

Jak silnie reagują ze sobą dwie rozpuszczone substancje chemiczne? Wiedza tego typu ma ogromne znaczenie w chemii, biologii molekularnej, ale także w medycynie i farmacji, gdzie służy m.in. do wyznaczania optymalnych dawek leków. Dzięki metodzie opracowanej w Instytucie Chemii Fizycznej PAN w Warszawie, w przyszłości wyznaczanie współczynników dyfuzji substancji chemicznych w płynach oraz stałych równowagi reakcji ma szansę stać się szybkie, tanie, a przede wszystkim: powszechne.

W wielu terapiach medycznych warunkiem skutecznego leczenia jest utrzymanie odpowiedniego stężenia leku we krwi pacjenta. W dobieraniu optymalnych dawek wkrótce mogą pomóc proste urządzenia pomiarowe, wykorzystujące opracowaną w Instytucie Chemii Fizycznej PAN (IChF PAN) w Warszawie metodę pomiaru stałych równowagi związków chemicznych w płynach. Zaledwie kilka mililitrów krwi pozwoliłoby na poczekaniu precyzyjnie dopasować dawkę leku do specyficznych cech organizmu konkretnego pacjenta.

Badania nad dyfuzją są prowadzone w IChF PAN od lat. Bazuje się w nich na zjawiskach zachodzących podczas przepływu cieczy, podobnych do obserwowanych w rzekach. W korycie rzecznym woda płynie szybciej w jego środkowej części niż przy brzegach, a gdy w nurcie pojawiają się wiry, mieszanie wodnych mas zachodzi efektywniej. Właśnie podobna fizyka pomogła naukowcom z IChF PAN opracować prostą metodę wyznaczania współczynników dyfuzji.

Najważniejszym elementem aparatury używanej w IChF PAN jest bardzo długa (30 m) i bardzo cienka rurka polimerowa - kapilara. Wewnątrz kapilary płynie ciecz nośna; jest nią woda o temperaturze pokojowej i współczynniku pH odpowiadającym ludzkiej krwi. Kapilara jest ciasno zwinięta, a płynąca woda porusza się z dużą prędkością. Połączenie obu czynników sprawia, że przepływ w kapilarze nie jest w pełni jednorodny, lecz powstają w nim niewielkie wiry.

Gdy w strugę płynącej w kapilarze cieczy nośnej zostanie wstrzyknięta niewielka ilość badanej substancji, szybko rozciągnie się w długą smugę. Badacze z IChF PAN przyglądali się stężeniu substancji w cieczy nośnej przy wypływie z kapilary. Zgodnie z oczekiwaniami, stężenie było największe w centrum kapilary, a najmniejsze przy ściankach. Wykres rozkładu stężenia badanej substancji wzdłuż średnicy kapilary miał kształt dzwonu, a więc słynnej krzywej Gaussa.

"Mimo dużej prędkości przepływu i obecności wirów, udało się nam powiązać zmiany rozkładu stężenia substancji w przekroju na końcu kapilary - czyli, mówiąc prościej, szerokość 'dzwonu' Gaussa - z prędkością przepływu, lepkością cieczy nośnej, krzywizną kapilary i współczynnikiem dyfuzji badanej substancji. Trzy pierwsze czynniki są znane, co oznacza, że aby wyliczyć współczynnik dyfuzji, w praktyce wystarczy zmierzyć szerokość 'dzwonu'", wyjaśnia doktorantka Anna Lewandrowska (IChF PAN).

"Co ciekawe, wyniki naszych pomiarów były niezgodne z obecnymi modelami teoretycznymi, konstruowanymi na podstawie przybliżonych rozwiązań słynnych równań Naviera-Stokesa", komentuje prof. Robert Hołyst (IChF PAN). "Równania te, przypomnijmy, opisują ruch płynów, a ich rozwiązania są znane obecnie tylko dla najprostszych przepływów. Musieliśmy więc wyznaczyć doświadczalnie własny wzór opisujący nasz układ pomiarowy i zachodzące w nim zjawiska".

We wcześniejszych wersjach aparatury pomiary prowadzono przy małych prędkościach przepływu, zaledwie 0,05 mililitra na minutę. Analiza jednej substancji wymagała 40 minut, a jej wynik dla niektórych makrocząsteczek był obarczony błędem sięgającym nawet 30%. Obecnie prędkość przepływu jest dwudziestokrotne większa. Czas wyznaczania współczynnika dyfuzji zredukowano do trzech minut, a dokładność pomiarów wzrosła ponadpięciokrotnie.

Skrócenie czasu analizy jest ważne z punktu widzenia praktyki lekarskiej. Wyznaczenie dawki leku optymalnej dla danego pacjenta wymaga bowiem nie jednego, a trzech pomiarów. "Najpierw musimy wprowadzić do kapilary cząsteczki leku i ustalić szybkość ich dyfuzji. Następnie mierzymy dyfuzję białka, z którym lek ma się wiązać, na przykład albuminy. W trzecim pomiarze wstrzykujemy i lek, i białko, na które on oddziałuje, do kapilary wypełnionej tym samym białkiem. Dopiero porównanie wyników pozwala ustalić, jak wydajnie lek będzie się wiązał z białkiem we krwi pacjenta", tłumaczy doktorantka Aldona Majcher.

Zgłoszona do opatentowania metoda wyznaczania współczynnika dyfuzji w płynach jest szybka, uniwersalna i prosta. Nie wymaga drogiej i skomplikowanej aparatury pomiarowej, ma więc szansę upowszechnić się i trafić do wielu szpitali i przychodni, a także laboratoriów chemicznych i biologicznych. Eksperymenty w IChF PAN dowiodły, że sprawdza się w przypadku pomiarów dotyczących soli, aminokwasów, peptydów, białek i leków.

Opisane badania zrealizowano z grantów Narodowego Centrum Nauki i Fundacji na rzecz Nauki Polskiej.

PRACA NAUKOWA: "Taylor Dispersion Analysis in Coiled Capillaries at High Flow Rates"; A. Lewandrowska, A. Majcher, A. Ochab-Marcinek, M. Tabaka, R. Hołyst; Analytical Chemistry, 2013, 85 (8), pp 4051-4056; DOI: 10.1021/ac4007792

Źródło: Instytuta Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk


Dodaj komentarz do wiadomości..

Nauka - sondaż Racjonalisty

 Neuroenhancement, czyli chemiczne wspomaganie pracy mózgu to:
sposób na optymalne wykorzystanie ludzkiego potencjału
pożyteczna dziedzina badań naukowych
kolejny krok ku dehumanizacji człowieka
chwyt marketingowy przemysłu farmaceutycznego
zwykła życiowa konieczność
nie mam zdania
  

Oddano 26245 głosów.


Reklama

Racjonalista wspiera naukę. Dołącz do naszych drużyn klikając na banner!
 
 
 
Więcej informacji znajdziesz TUTAJ
[ Regulamin publikacji ] [ Bannery ] [ Mapa portalu ] [ Reklama ] [ Sklep ] [ Zarejestruj się ] [ Kontakt ]
Racjonalista © Copyright 2000-2018 (e-mail: redakcja | administrator)
Fundacja Wolnej Myśli, konto bankowe 101140 2017 0000 4002 1048 6365