Ларс Орстрём - Химия навсегда. О гороховом супе, опасности утреннего кофе и пробе мистера Марша

Мы узнаем о ядерном магнитном резонансе (ЯМР), при помощи которого химики предпочитают идентифицировать молекулы для новых лекарств, а врачи – диагностировать опухоли мозга. А еще познакомимся с редким элементом, который в конце концов окажется не таким уж исключительным.

Эту историю можно было бы начать с вымышленной лошади по имени Пай [258] Имя лошади в фильме «Национальный бархат» (National Velvet), в котором Элизабет Тейлор сыграла главную роль. или, может быть, с фортепианных клавиш в прокуренном баре в Хельмстаде [259] Шведский город, в котором началась музыкальная карьера Мари Фредрикссон. , и у нее был бы совсем другой конец, если бы не маловероятная экскурсия нескольких специалистов в области медицинской химии в экзотическую южную часть периодической таблицы – царство лантаноидов.

Одно-два поколения страстных поклонников кино и любителей следить за жизнью знаменитостей были расстроены, заинтригованы или просто радовались возможности сунуть свой нос в чужие дела, когда в феврале 1997 года была обнародована еще одна глава казавшейся бесконечной истории Элизабет Тейлор, последней из великих див Голливуда. У кавалерственной дамы Элизабет незадолго до ее 65-го дня рождения диагностировали опухоль мозга, и через несколько недель ей предстояла операция [260] Nordström G. Elisabeth Taylor till sjukhus // Expressen, 20 February 1997. . Доброкачественная опухоль, которую легко удалили хирурги, оказалась для Тейлор наименьшей из проблем со здоровьем; когда же в 2002 году певица Мари Фредрикссон потеряла сознание у себя дома и стало известно, что причина тому – потенциально смертельная раковая опухоль, ситуация была совершенно иной. Судьба 44-летней участницы пользовавшегося огромной популярностью дуэта Roxette взволновала поколение, отличное от того, которое с 40-х годов следило за карьерой Элизабет Тейлор, и вызвала у людей глубокую тревогу еще и потому, что жертвой болезни стала женщина в расцвете сил, у которой было двое маленьких детей [261] Roxette Star’s Surgery “A Success” // BBC News, 4 October 2002. URL: http://news.bbc.co.uk/2/hi/entertainment/2299745.stm. .

Опухоль мозга – сложное заболевание. Нельзя просто вскрыть череп и найти ее там на ощупь, так как в мозге слишком много чувствительных связей и механизмов, которые легко нарушить. Главная проблема здесь – это определение точного местонахождения опухоли, и для этого нужно иметь возможность заглянуть внутрь мозга, не трогая череп. Самым действенным способом для этого можно считать то, что ученые называют магнитно-резонансной томографией , известной большинству людей просто как МРТ (слово «ядерная», иногда включаемое в полное название этого метода, может вызвать неприятные ассоциации, совершенно ненужные в ситуации, когда от пациента и его родных требуется спокойствие и самообладание).

Возможность заглянуть внутрь человеческого тела всегда имела огромную важность для медицины, но она также подразумевала коммерческие возможности – причем как для порядочных, так и для беспринципных людей. Бёрк и Хэр [262] Уильям Бёрк и Уильям Хэр – два ирландских эмигранта, совершившие в 1827–1828 гг. 16 убийств в районе улицы Уэст-Порт в Эдинбурге. Трупы жертв они продавали для препарирования известному хирургу, анатому и зоологу Роберту Ноксу, который вел частные анатомические курсы для студентов-медиков. продавали тела убитых ими жертв для использования в качестве образцов, которые демонстрировали студентам медицинской школы Эдинбургского университета; этот бизнес был более рискованным, чем то, чем занимался Суини Тодд [263] Вымышленный персонаж серии рассказов «Жемчужная нить» (1846–1847), цирюльник, убивавший и грабивший своих клиентов; тела его сообщница пускала в начинку для мясных пирогов. , так как рано или поздно кто-нибудь обязательно узнал бы одно из тел. В противоположность им на стороне закона находятся нобелевские лауреаты в области медицины Пол Лотербур и сэр Питер Мэнсфилд, которые внесли важнейший вклад в разработку метода МРТ.

Многие из тех, у кого есть дети, видели ультразвуковое изображение своих еще не рожденных малышей; это трогательный момент, однако, если быть честным, разрешение изображения не очень хорошее. Я помню, как увидел видеосъемку живого бьющегося сердца какого-то животного (не помню, какого именно) на конференции по ядерному магнитному резонансу в Швейцарии в 1991 году; разрешение было таким высоким, что по сравнению с ним ультразвуковое изображение выглядело как монитор компьютера 80-х годов рядом с экраном ноутбука 2013 года выпуска.

В этой главе я больше углубляюсь в технические детали, чем в предыдущих, – в некоторой степени потому, что я провел большую часть тех пяти лет, которые были отведены мне на аспирантуру, рядом с ЯМР-спектрометром; отчасти же потому, что это очень важный инструмент диагностики. Любой человек, часто смотрящий какой-нибудь из вездесущих больничных телесериалов, наверняка видел, как в одной из серий пациента укладывают в аппарат МРТ размером с человеческий рост. Могу вас уверить, что вы точно выйдете из такого аппарата живым, хотя он очень похож на объект из научно-фантастического фильма; однако тех, кто нервничает при виде электроники и сложных машин, особенно после того как я употребил слово «ядерный», возможно, успокоит знание принципов работы этого аппарата.

Всех остальных подобные вещи завораживают. К моей свояченице в больнице как-то раз с обеспокоенным видом подошла одна из медсестер и спросила, «не слишком ли много вокруг нее разного оборудования», а та ответила: «Нет, пусть привозят еще, я инженер!» Я хотел бы для начала отдать дань уважения инженерам во всем мире, о которых зачастую забывают. Почему-то считается, что более высокий статус имеют те, кто знаком с теорией, а не те, кто знает, как работает техника. Например, глубокое уважение вызывает способность объяснить, что происходит, когда мы помещаем молекулу воды в магнитное поле и воздействуем на атомы водорода при помощи радиочастоты, а потом «слушаем» сигналы, которые они отправляют нам в ответ. Но как сохранить магнитное поле невероятно устойчивым – настолько, чтобы трамваи, идущие по Университетской улице в Цюрихе, могли создавать помехи для ЯМР-спектрометров в находящемся аж в соседнем квартале ФИТ (Федеральном институте технологии)? Как принять крайне слабый радиосигнал, исходящий от образца, и преобразовать его в красивый сигнал, которого мы ожидаем от этого метода диагностики, зная теоретические основы метода? И как аналогово-цифровой преобразователь делает сигнал пригодным для компьютерной обработки? Вот лишь несколько примеров того, что для многих людей лишь технические детали.