Спосіб визначення онкологічної патології у комбінованій рідкокристалічній системі із стабілізаційним шаром кополімеру на основі акрилонітрилу

Винахід відноситься до галузі медицини, а більш конкретно до паталогічної анатомії і може бути використано для експрес-діагностування структурних неоднорідностей в біологічних тканинах. Під структурними неоднорідностями слід розуміти наявність в тканинах компонентів, які відрізняються за своїми фізичними і хімічними властивостями від інших структур, зокрема, наявність поміж звичайної тканини злоякісної пухлинної тканини, іншими словами - онкологічних уражень. Відомий спосіб виявлення неоднорідностей в біологічних тканинах шляхом мікроскопічного дослідження зафарбованих та не зафарбованих об'єктів, зокрема, тонких зрізів тканин [Лилли Р.Д. "Патогистологическая техника и практическая гистохимия" Пер. з англ., М: Мир, 1969]. Проте наведений метод має труднощі в ряді випадків виявлення та інтерпретації структурних неоднорідностей в біологічних об'єктах. Так, на Фіг.1. зображено декілька прикладів таких неоднорідностей, на яких відмінність від нормальної тканини при застосуванні згаданого методу може призвести до діагностичних помилок. Задачею винаходу є розширення діагностичних можливостей при дослідженні структурних неоднорідностей і підвищити точність діагностування. Винахід базується на електрооптичному явищі, спричиненому іншим явищем - явищем орієнтації молекул рідкого кристалу (РК) в об'ємі завдяки міжмолекулярній взаємодії з біологічною тканиною. Таким чином є можливим здійснення відображення процесів взаємодії молекул РК з біологічною тканиною, що робить можливим процес обробки фізіологічних інформаційних даних. Для кожного конкретного електрооптичного ефекту принципово важливим є початкова орієнтація РК молекул в плоских комірках типу "сандвіч". Розподілення РК на поверхні підкладок, що утворюють комірку, залежить як від властивостей самої мезофази (чи то вона є нематичною, холестиричною або смектичною), так і від орієнтуючих властивостей поверхні підкладки. Поверхневу орієнтацію викликає дія нематичного директора, поява якого зумовлена виникаючими на поверхні нерівностями, особливостями хімічної структури, поверхневою анізотропією, появою поверхневого заряду [A. Alkhairalla, N. Boden, Ε. Cheadle, S. D. Evans, J.R. Henderson, H. Fukushima, S. Miyashita, H. Schonherr, G.J. Vancso, R. Colorado jr., M. Graupe, О.E. Shmakova and T.R. Lee, Europhys. Lett., 59 (3), 410-416 (2002)] та ін. Найбільш розповсюджені типи початкової орієнтації РК: паралельна (планарна), коли вісі молекул паралельні до підкладки, та перпендикулярні (гомеотропічна), коли вісі молекул перпендикулярні до підкладки. Відомими матеріалами які застосовуються при створені комбінованих "сандвіч" комірок, де орієнтація задається матеріаломи, що модулюють орієнтацію РК з одного боку є полімерні матеріали, такі як гомо-, полі-, блок-кополімери, що мають у своїх бічних ланцюгах фрагменти, здатні до молекулярної фіксації під дією різноманітних фізичних факторів, таких як: ультрафіолетове світло, направлене радіаційне опромінення, чи модифіковані кремнійорганічні сполуки (ці матеріали осаджуються на поверхню різними способами. [Ж. Кон'яр "Орієнтація нематичних рідких кристалів та їх сумішей. Мінськ, 1986)], та з іншого боку матеріали, які мають значно меншу величину щеплення з рідким кристалом з іншого, при цьому підтримуючи орієнтацію РК в об'ємі. Поряд із створенням синтетичних матеріалів, що модулюють орієнтацію РК широко вивчається здатність матеріалів біологічного походження щодо модулювання орієнтації РК. В роботі [Ichimura, К., Suzuki, Y., Seki, Т., Hosoki, Α., Aoki, Κ. "The Liquid Crystals directors". Langmuir, 4, p.1214 1988] досліджено багато біологічних об'єктів, де було показано, що білки мають сильну взаємодію з молекулами РК. Проте використання матеріалів біологічного походження не знайшло широкого вжитку в технічних пристроях внаслідок їх швидкого природного руйнування. Але здатність орієнтувати молекули РК можливо використати для створення систем тестування. Оскільки будь-які зміни в біологічній тканині призводять до зміни послідовності розташування амінокислот, змінюючи при цьому фізико-хімічні параметри тканини. Найближчим аналогом винаходу є спосіб виявлення структурних нерівностей в біологічних тканинах за допомогою рідких кристалів, що описаний в патенті RU, 2 166 194, С2. Недоліком цього способу є труднощі в ряді випадків інтерпретації структурних неоднорідностей в біологічних об'єктах, які відповідно до згаданого способу, набули певного зафарбування ділянок тканини рідким кристалом. Так, на Фіг.2. зображено тканину, що має структурні неоднорідності. Тканина була оброблена розчином РК і досліджена за допомогою поляризаційного мікроскопа. Як видно з порівняння Фіг.2а та 2б неоднорідність прийняла забарвлення (затемнення ділянки навколо неоднорідності), що, за відомим способом, свідчить про онкологічне ураження. Проте після більш детального дослідження було встановлено відсутність пухлинного росту. Таким чином, застосування згаданого методу може призвести до діагностичних помилок. Спосіб за даним винаходом реалізується за допомогою створення орієнтованої РК системи. Неоднорідності біологічної тканини завдяки різним фізико-хімічним параметрам орієнтують молекули РК порізному. Дослідження параметрів по орієнтації молекул РК на різних ділянках системи дає змогу трактувати вид та характер такої неоднорідності. Вивчення параметрів по орієнтації РК проводять аналогічним методом, що розкритий в патенті US, 6184958, В1. Використання згаданого методу дає змогу проводити дослідження в скануючому режимі. Кваліфікованому спеціалісту в даній області техніки буде очевидним, що під параметрами по орієнтації РК слід розуміти визначення кута переднахилу РК до поверхні. Необмежуючим прикладом створення такої РК системи є плоска комірка типу "сандвіч", що має дві поверхні. Схему комбінованої комірки наведено на Фіг.3. На одну поверхню наноситься біологічна тканина, а на протилежну - матеріал, що повинен лише стабілізувати орієнтацію РК в об'ємі. Важливим чинником при реалізації даного винаходу є обов'язкове виконання умови, коли стабілізуюча підкладка підтримує однаковий кут переднахилу. В даному винаході кут переднахилу РК до поверхні із матеріалом біологічного походження позначено БТ. а СП означає кут переднахилу РК до стабілізуючої поверхні. Іншими словами, існує вимога до стабілізаційної підкладки, щоб виконувалася вимога БТ=СП. В даному винаході як стабілізаційна підкладка використовується матеріал, який одержують нанесенням на несучу підкладку (ко)полімеру загальної формули. де R1 та R2 незалежно можуть приймати значення: Н, Hal, -OH, -СОН, -СООН, -COOR3, прямий або розгалужений (С1-С10)алкіл, насичений або ненасичений (С3-С8)арил, необов'язково заміщений Hal, -CN, , що утворює сітчасту ОН, -СОН, -СООН, -COOR3, прямим або розгалуженим (С1-С10)алкілом, структуру необов'язково заміщений Hal, -CN, -ОН, -СОН, -СООН, -COOR3, прямим або розгалуженим (С1С15) алкілом, Het; Hal - атом F, СІ, Вr, І; Het - 3-8 членний гетероцикл з 1-5 гетероатомами, де гетероатоми незалежно один від одного можуть бути N, О, S; R3 - Η, прямий або розгалужений (С1-С10)алкіл, насичений або ненасичений (С3-С6)арил, необов'язково заміщений прямим або розгалуженим (С1-С10)алкілом; n та m незалежно можуть приймати значення від 50 до 1010. Слід також розуміти, що даний винахід може також здійснюватись у випадку, коли n може мати значення 0 (нуль), означаючи гомополімер. Переважно, для створення рідкокристалічної системи застосовують низькомолекулярний РК, що має нематичну або холестиричну або смектичну мезофазу і не обов'язково може бути сумішю РК з барвником. В подальшому не обмежуючому втіленні винаходу, несуча підкладка може необов'язково оброблюватись з метою покращення адгезивних властивостей. Кваліфікованому спеціалісту в даній області техніки буде очевидним, що не обов'язково може досліджуватись спектр поглинання або випромінення барвника, що відповідно до даного винаходу може застосовуватись як додатковий індикатор. В альтернативному втіленні винаходу, дані спектру не обов'язково можуть розраховуватись для створення кольорового розподілення зображення текстури. Необов'язково, вивчення параметрів по орієнтації рідкого кристалу здійснюють у скануючому режимі. В частковому втіленні винаходу, для блокування міжмолекулярної взаємодії стабілізуючої підкладки з РК в розчин (ко)полімеру може додаватися речовина, що здатна утворювати активний (активні) радикал (радикали) при впливі на неї фізичних факторів, таких як "біле" або ультрафіолетове, або інфрачервоне світло, радіоактивне опромінення, нагрівання, охолодження, тощо. В альтернативному втіленні винаходу, стабілізаційну підкладку не обов'язково піддають впливу фізичних факторів, таких як "біле" або ультрафіолетове, або інфрачервоне світло, радіоактивне опромінення, нагрівання, охолодження, тощо. Наступні приклади ілюструють переважні методи підготовки та дослідження орієнтованих в об'ємі РК системи та створення самої системи: Приклад 1. Одержання підкладки із біологічною тканиною на несучій підкладці. Попередньо оброблену біологічну тканину розмістили на несучій підкладці. Поверхню біологічної тканини обробили сумішшю рідкого кристалу з рефлективними домішками, яка розігріта до температури вище точки азіотропності РК. Межі несучої підкладки обробили матеріалом з високими адгезивними властивостями. Несучу підкладку помістили в термостатовану камеру, розігріту до 38°С на 5хв. Після чого збирається комбінована комірка і заправляється РК. Приклад 2. Одержання плівок кополімеру акрилонітрил-бутилметакрилат (АНБМА) на несучій підкладці. В колбу зі шліфом на 10мл взяли наважку АНБМА масою 0,125г. Далі додали 5мл дихлоретану і розчиняли при постійному перемішуванні протягом 4 годин. Одержали слабко-рожевий розчин. Розчин очистили фільтруванням через скляний фільтр. До очищеного розчину додали 0,0025-0,0063г (2-5% від маси полімеру) 2,4,6-триазидопіримідину. Після розчинення ініціатора розчин став ще більш прозорішим. Перед одержанням плівки несучу підкладку обробили поверхнево-активними речовинами, висушили при 120°С і обробили етиловим спиртом. Підготовлену несучу підкладку помістили в лапу ротаційного пристрою; розчин АНБМА наносили на електрод в ротаційному пристрої. Плівку одержано шляхом обертання лапи ротаційного пристрою із швидкістю приблизно 7000об/гом. Приклад 3. Виготовлення комбінованої "сандвіч" комірки. На несучу підкладку з біологічною тканиною акуратно клеять дві смужки шириною 3мм лабораторного двостороннього "скотчу" із спейсерами 50мк. На підготовану несучу підкладку наклеюють підкладку із стабілізаційним (ко)полімером. Склеєну комірку вміщують в сушильну шафу, нагріту до температури 40°С. Після того, як комірка прогріється, заправляють рідкий кристал, нагрітий до вище точки азіотропності. Охолодження комірки проходить при кімнатній температурі, при чому тестова сторона комірки лежить на термоізоляторі. Останньою стадією є герметизувнняя комірки шляхом заклеюванням епоксидною смолою LG-345443a, виробленою компанією LG (Південна Корея). Приклад 4. Дослідження по параметрам орієнтації РК в комбінованій "сандвіч" комірці. Одержану комірку розміщують в приладі для визначення кута переднахилу, таким чином, щоб промінь від лазеру із меншою довжиною хвилі входив в комірку через стабілізаційну підкладку, а промінь від лазеру із більшою довжиною хвилі входив в комірку через підкладку із біологічною тканиною. Результати виміру розраховуються за калібрувальним алгоритмом. Візуальний ФУГ приклад дослідження зображено на Фіг.4. Слід розуміти, що винахід не має обмежень точною конфігурацією як ілюстровано і описано в даному винаході. Відповідно, всі відповідні модифікації легко досягаються за допомогою рівня техніки, розкритого в даному винаході, або стандартним експериментуванням. Вважають, що зміст і межі винаходу визначаються формулою винаходу.