Получить четкие изображения внутренней структуры тканей животных и человека, которые позволят выявлять злокачественные опухоли, осложнения при сахарном диабете и другие социально значимые заболевания смог российско-китайский научный коллектив из СГУ имени Н. Г. Чернышевского и Хуачжунского университета науки и технологий.
По словам авторов, применяемый ими универсальный метод устранения рассеяния света в тканях позволил до десятков раз улучшать качество изображения для всего оптического диапазона. Результаты исследований опубликованы в журнале серии Science BMEF.
Метод позволяет решить проблему недостаточной глубины зондирования биологических тканей при использовании оптических способов исследования, привлекательность которых состоит в том, что видимый свет, в отличие от рентгеновского излучения, не приводит к нарушениям в клетках живых организмов, заявляют авторы.
Как сообщил руководитель исследования с российской стороны, глава Научного медицинского центра Саратовского национального исследовательского государственного университета имени Н. Г. Чернышевского, член-корреспондент РАН Валерий Тучин, на многочисленных экспериментальных примерах было показано, что разработанный метод как успешно работает для решения фундаментальных проблем биологии, позволяя визуализировать отдельные клетки в цельном мозге мелкого животного, не делая тонких срезов ткани, так и существенно расширяет возможности оптического инструментария для исследования разнообразных патологий человека в прикладной медицине.
“Чтобы объяснить, как работает наш метод, можно привести простой пример. Если взять чистый лист белой бумаги, который сильно рассеивает свет и не позволяет увидеть картинку или текст за ним, и капнуть на него глицерин или любое масло, то лист бумаги в этой области станет достаточно прозрачным, и мы увидим то, что находится позади него. Физически это означает, что структура бумаги стала более оптически однородной и в меньшей степени рассеивает свет, позволяя формировать более четкое изображение”, — рассказал Тучин.
По словам профессора, в фундаментальной биологии эта технология уже находит широкое применение. Некоторые компании уже начали выпускать специальные оптические системы и наборы просветляющих агентов с соответствующими флуоресцентными маркерами специфических белков, которые позволяют получить высококонтрастные изображения внутренних структур отдельных органов мелких животных. Появляются предложения использования метода в медицине для диагностики и терапии различных заболеваний, включая онкологические и когнитивные.
“Новизна работы именно российских ученых — продвижение метода в ультрафиолетовую и терагерцовую области спектра, что существенно расширяет его возможности как для выявления заболеваний, так и для их лечения”, — сообщил Тучин.
В зависимости от длины волны излучения и используемого метода оптической визуализации или спектроскопии эффективность можно увеличить в несколько раз. По результатам исследований научной группы СГУ имени Н. Г. Чернышевского и группы профессора Дан Жу Центра биомедицинской фотоники имени Бриттона Чанса Хуачжунского университета науки и технологии было достигнуто двадцатикратное увеличение эффективности.
Работа выполняется в рамках стратегического R&D проекта СГУ имени Н. Г. Чернышевского “Технологии персонализированной медицины на основе фотоники, математического моделирования, нелинейно-динамических подходов и адресной доставки лекарств” государственной программы “Приоритет-2030”.
В настоящее время коллектив ученых выполняет работы по проекту “Разработка оптических методов для изучения гликированности и гемодинамики биологических тканей при сахарном диабете” при поддержке РНФ № 24-44-00082.