क्या क्वांटम भौतिकी कैंसर के ट्यूमर का पता लगाने में मदद कर सकती है?

कैंसर के ट्यूमर का पता लगाने और ट्रैक करने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली वर्तमान तकनीक सीमित है। एम आर आई (चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग) का उपयोग आमतौर पर विभिन्न प्रकार के कैंसर की जांच के लिए किया जाता है, लेकिन यह हमेशा सब कुछ नहीं पकड़ पाता है। के अनुसार एक लेख, स्तन कैंसर के लगभग 58% एमआरआई व्याख्याओं में कम से कम एक संभावित ट्यूमर की अनदेखी हो सकती है। हालांकि सभी स्कैन ट्यूमर की तलाश नहीं कर रहे हैं, जो अभी भी पर्याप्त अस्पष्टता और गलत व्याख्या का कारण बनते हैं जिससे रोगी चिंतित हो सकते हैं। इस समस्या को हल करने के लिए, म्यूनिख के तकनीकी विश्वविद्यालय के शोधकर्ता (तुम) हाइपरपोलराइजेशन नामक एक विशेष क्वांटम प्रक्रिया का उपयोग करके एमआरआई इमेजिंग में सुधार करने के लिए काम कर रहे हैं।

हाइपरपोलराइजेशन क्या है?

क्वांटम पैमाने पर, कई परमाणु और अणु विशिष्ट होते हैं घूमता है, जिसका अर्थ है कि उनके नाभिक या इलेक्ट्रॉन एक विशिष्ट तरीके से गति कर सकते हैं। एक चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करते हुए, एक छवि बनाने के लिए एक एमआरआई मशीन इन अणुओं के स्पिन पर उठा सकती है। वैज्ञानिक इन स्पिनों की दिशा को नियंत्रित कर सकते हैं ध्रुवीकरण, जहां एक चुंबकीय, या कभी-कभी एक विद्युत क्षेत्र परमाणुओं को एक निश्चित तरीके से घूमने के लिए मजबूर करता है। हाइपरपोलराइजेशन में, परमाणु एक चरम दिशा में घूमते हैं, सामान्य मात्रा से कहीं अधिक। यदि सभी स्पिन एक दिशा में संरेखित हैं, तो एमआरआई अधिक सटीकता और बेहतर रिज़ॉल्यूशन की अनुमति देते हुए परमाणुओं को और भी मजबूत सिग्नल के साथ पहचान सकता है।

ट्रैकिंग ट्यूमर

वास्तव में सभी चक्करों को संरेखित करने और एक अणु को अंदर लाने की प्रक्रिया hyperpolarization मुश्किल हो सकता है। प्रक्रिया को आसान बनाने के लिए, शोधकर्ताओं ने एमआरआई मशीन के लिए एक मजबूत संकेत बनाने की कोशिश करने और बनाने के लिए हाइड्रोजन की एक विशेष चुंबकीय स्थिति का उपयोग किया, जिसे पैराहाइड्रोजेन कहा जाता है। प्रोफेसर के अनुसार फ्रांज शिलिंग म्यूनिख के तकनीकी विश्वविद्यालय के: "पैराहाइड्रोजेन हाइड्रोजन का एक विशेष स्पिन राज्य है और यह हाइड्रोजन के अन्य स्पिन राज्य की तुलना में कम ऊर्जा अवस्था में है जो ऑर्थोहाइड्रोजेन है।" इसकी विशेष स्पिन अवस्था के कारण, तरल नाइट्रोजन का उपयोग करके बहुत कम तापमान पर पैराहाइड्रोजेन का उत्पादन किया जाता है।

हालाँकि, पैराहाइड्रोजन को इसकी क्वांटम गतिकी के कारण MRI मशीन द्वारा नहीं मापा जा सकता है। हालांकि, यह अन्य अणुओं के हाइपरपोलराइजेशन का कारण बन सकता है, जिससे संवेदनशीलता एमआरआई स्कैन की। पैराहाइड्रोजेन का उपयोग करते हुए, शोधकर्ता पाइरूवेट, एक चयापचय उत्पाद जो ट्यूमर का उत्पादन करते हैं, को हाइपरपोलराइज़ करने में सक्षम थे। एमआरआई स्कैन में पाइरूवेट कहां था, इस पर नज़र रखने में, शोधकर्ता कैंसर के ट्यूमर के स्थान का अनुमान लगा सकते हैं। रेडियो तरंगों के साथ पैराहाइड्रोजेन और उत्तेजना का संयोजन, एमआरआई स्कैन में एक मजबूत संकेत देखकर, शोधकर्ता पाइरूवेट के कार्बन परमाणु को हाइपरपोलराइज करने में सक्षम थे।

कैंसर के ट्यूमर के लिए एक तकनीक

जैसा कि परिणामों ने कैंसर के ट्यूमर की जांच के लिए एक अधिक प्रभावी विधि का सुझाव दिया, शोधकर्ताओं को उम्मीद है कि भविष्य में इस पद्धति का उपयोग किया जाएगा। "एक क्लिनिकल पैराहाइड्रोजेन पोलराइज़र संभावित रूप से चयापचय इमेजिंग की अनुमति देने के लिए परमाणु स्पिन के संकेत को बढ़ाने के लिए एक सुरक्षित, मजबूत और व्यापक रूप से लागू तकनीक प्रदान करता है," डॉ शिलिंग जोड़ा गया। "चयापचय इमेजिंग कैंसर में चिकित्सा के लिए प्रारंभिक प्रतिक्रिया और पूर्व-घातक कैंसर के घावों का शीघ्र पता लगाने का वादा करता है।" इन परिणामों के साथ, शोधकर्ताओं की एक टीम हाइपरपोलराइज़र का एक प्रोटोटाइप बनाने के लिए काम कर रही है, जिससे अधिक प्रभावी स्क्रीनिंग का मार्ग प्रशस्त करने में मदद मिलेगी, जो बदले में अधिक जीवन बचा सकती है।

केना ह्यूजेस-कैसलबेरी इनसाइड क्वांटम टेक्नोलॉजी और JILA में साइंस कम्युनिकेटर (कोलोराडो बोल्डर विश्वविद्यालय और NIST के बीच एक साझेदारी) में एक कर्मचारी लेखक हैं। उनकी राइटिंग बीट्स में डीप टेक, मेटावर्स और क्वांटम टेक्नोलॉजी शामिल हैं।