Ученые во много раз улучшили оптическую диагностику болезней

Российско-китайская исследовательская группа из Саратовского государственного университета имени Н. Г. Чернышевского (СГУ) и Хуачжунского университета науки и технологий добилась значительного прогресса в области оптической визуализации. Ученым удалось разработать метод, который позволяет получать высококачественные изображения внутренних структур тканей человека и животных. Это открытие делает возможным выявление таких серьезных заболеваний, как злокачественные опухоли и осложнения при диабете, а также диагностику других социально значимых патологий. Результаты исследования были опубликованы в престижном журнале серии Science BMEF.

Прорыв в визуализации тканей

Разработанный метод устраняет проблему рассеяния света в биологических тканях, что обычно ограничивает глубину зондирования при оптических исследованиях. Новая технология позволяет улучшить качество изображения до десятикратного и более увеличения, охватывая весь оптический диапазон. Одним из преимуществ использования видимого света является его безопасность для клеток организма, в отличие от рентгеновского излучения, которое может вызывать повреждения.

Принцип работы метода

Валерий Тучин, руководитель проекта и глава Научного медицинского центра СГУ, объяснил принцип действия метода на наглядном примере: "Представьте лист белой бумаги, который рассеивает свет, и через него ничего не видно. Если капнуть на бумагу глицерин или масло, она станет более прозрачной, и за ней можно будет разглядеть текст или картинку. Это происходит потому, что структура бумаги становится более однородной и меньше рассеивает свет." По аналогии, в биологических тканях применение специальных агентов снижает рассеяние света, позволяя получать четкие изображения внутренних структур.

Практическое применение в биологии и медицине

Метод уже активно используется в фундаментальных биологических исследованиях. Например, он позволяет визуализировать отдельные клетки в мозге мелких животных, не прибегая к тонким срезам тканей. Кроме того, технология перспективна в клинической медицине: создаются оптические системы и препараты, включающие флуоресцентные маркеры, для диагностики и терапии заболеваний, таких как онкологические и когнитивные расстройства.

Расширение возможностей метода

Отличительной особенностью работы российских ученых стало продвижение метода в ультрафиолетовую и терагерцовую области спектра, что значительно расширяет его потенциал для диагностики и даже лечения различных заболеваний. В зависимости от используемой длины волны и метода визуализации эффективность технологии может возрастать в несколько раз. В совместных исследованиях СГУ и Центра биомедицинской фотоники Хуачжунского университета удалось увеличить эффективность визуализации в двадцать раз.

Перспективы и дальнейшие исследования

Проект является частью стратегической программы СГУ "Приоритет-2030" по развитию технологий персонализированной медицины, включающих фотонику, математическое моделирование и адресную доставку лекарств. Также ведутся работы по проекту "Разработка оптических методов для изучения гликированности и гемодинамики тканей при сахарном диабете" при поддержке Российского научного фонда (РНФ).

Новая технология открывает широкие перспективы для медицины, предоставляя безопасный и эффективный инструмент для диагностики и исследования заболеваний, требующих детальной визуализации тканей.