Ученые МИСиС напечатали на 3D-принтере магниты из магнитотвердых материалов. Этот способ поможет упростить и удешевить производство постоянных магнитов сложной формы для использования в различных устройствах
Промышленное производство постоянных магнитов, сохраняющих магнитную силу долгое время, имеет ряд ограничений. Например, на данный момент невозможно создавать магниты сложной формы.
Чтобы решить эту проблему, ученые НИТУ «МИСиС» подобрали оптимальные параметры для 3D-печати постоянных магнитов сложной формы с помощью технологии селективного лазерного плавления. Лазер послойно сплавляет сырьевой материал в изделие необходимой формы.
Сырьевой материал — это порошок, который состоит из частиц неодима, железа, бора, кобальта, титана и циркония.
Мощность лазера 150–200 Вт и скорость сканирования 300–700 мм/с обеспечили оптимальные условия производства с минимальным количеством дефектов структуры.
Магниты пока смогли напечатать только в лабораторных условиях. Но, по словам авторов проекта, технологию можно масштабировать и получать с ее помощью постоянные магниты любой формы.
Что это значит
Постоянные магниты — это магниты, которые сохраняют магнитное поле в течение долгого времени (до 20 лет в случае с обычными керамическими). Их используют в бытовых, электронных и электроизмерительных приборах, например, в жестких дисках, банкоматах, динамиках и микрофонах.
Постоянные магниты изготавливают из материалов, способных намагничиваться и создавать собственное магнитное поле. Примеры таких материалов — ферромагнитные керамические соединения, сплавы алюминия, никеля и кобальта, сплавы редкоземельных элементов, а также кластеры марганца, никеля, железа, ванадия и кобальта.
По данным аналитического агентства MarketsandMarkets, объем мирового рынка постоянных магнитов в 2021 году составил $34,4 млрд. Ожидается, что к 2026 году эта цифра составит $54,1 млрд. Рост, как отмечает MarketsandMarkets, связан с возрастающим спросом на постоянные магниты в различных промышленных отраслях, особенно в машиностроительной.
Подробнее на РБК: https://trends.rbc.ru/

 

Двухкубитный квантовый вентиль — простейший элемент квантового компьютера: он позволяет генерировать квантовую запутанность между двумя кубитами. К сожалению, суперпозиции кубитов очень чувствительны к внешним возмущениям. Чтобы обойти проблему, ученые пытаются создавать все более быстрые квантовые вентили. Команда из Института молекулярных наук в Окадзаки, Япония, только что побила новый рекорд в этой области благодаря новой методике.
Квантовый компьютер использует квантовые свойства материи для выполнения операций с данными, включая концепцию суперпозиции состояний: основные единицы информации, кубиты, могут находиться в нескольких состояниях одновременно, что известно как квантовая суперпозиция — что отличает их от традиционных битов, используемых в вычислениях, которые могут нести строго значение 0 или 1. Эта суперпозиция особенно чувствительна к окружающей среде; она быстро разрушается, и малейшее взаимодействие приведет к изменению состояния и, следовательно, к ошибкам в расчетах. Чтобы ограничить эти последствия, одним из решений может быть ускорение квантовых вентилей. Возмущения, наблюдаемые в ходе экспериментов, составляют микросекунды; поэтому квантовый вентиль быстрее, чем это, теоретически сможет «перекрыть» ложный шум для выполнения вычислений.
Для этого физик Йелай Чу и его коллеги построили квантовые вентили из крупных атомов, известных как атомы Ридберга. Самые быстрые в мире двухкбитовые вентили Атомы Ридберга с их огромными электронными орбиталями демонстрируют диполь-дипольное взаимодействие, достигающее гигагерцового диапазона на расстоянии одного микрометра, что делает их основными кандидатами для выполнения сверхбыстрых квантовых операций. «Такие сильные взаимодействия между двумя одиночными атомами никогда ранее не использовались из-за жестких требований к флуктуирующим атомным позициям и необходимой возбуждающей силе», — отмечают исследователи.
Кубиты, используемые в этом эксперименте, представляют собой атомы рубидия в газообразном состоянии. Исследователи охладили их почти до абсолютного нуля (чтобы обездвижить), затем расположили их на очень точном расстоянии друг от друга (порядка микрометра) с помощью голографического оптического пинцета. Затем они применили сверхкороткие (10 пикосекунд) лазерные импульсы для одновременного возбуждения пары этих близлежащих атомов в состояние, подобное состоянию Ридберга.
Когда атомы облучались лазерными импульсами, два электрона, захваченные соответственно на самых маленьких орбиталях (обозначаются 5p, ближайшие к атомному ядру) двух соседних атомов (обозначаются атом 1 и атом 2), проецировались на гигантские электронные орбитали (ридберговские орбитали, обозначаются здесь 43D). Электронное состояние 5p является состоянием «0», а электронное состояние 43D — состоянием «1»; атомы 1 и 2 были подготовлены как кубиты 1 и 2, соответственно. Затем взаимодействие между этими гигантскими атомами привело к двустороннему обмену формой орбиталей и энергией электронов, происходящему с периодом 6,5 наносекунды.
Таким образом, исследователям удалось создать вентиль с двумя кубитами, называемый «управляемым вентилем Z» (или вентилем CZ), который представляет собой операцию, инвертирующую квантовую суперпозицию первого кубита с 0 +1 на 0 -1 в зависимости от состояния (0 или 1) второго кубита. Этот тип вентиля обычно легко деградирует под воздействием внешних шумов — особенно тех, которые присущи рабочему лазеру. Но на этот раз исследователи побили рекорд по скорости: их квантовые вентили работают всего за 6,5 наносекунды! Это более чем на два порядка быстрее, чем окружающий шум, поэтому эффект можно игнорировать, отмечает команда.
Предыдущий мировой рекорд составлял 15 наносекунд, достигнутый Google AI в 2020 году с помощью сверхпроводящих цепей, говорится в заявлении команды. Атомы являются естественными квантовыми системами, поэтому они могут легко хранить кубиты. В массивах холодных атомов, каждый из которых хорошо изолирован от окружающей среды и независим от других, время когерентности кубита — время, в течение которого сохраняется квантовая суперпозиция — может достигать нескольких секунд (что намного выше, чем в квантовых системах на основе сверхпроводников или захваченных ионов).
В результате платформы холодных атомов являются одними из самых перспективных кандидатов на создание аппаратного обеспечения для квантовых вычислений и в настоящее время привлекают внимание промышленности, университетов и правительств по всему миру. Они превосходят некоторые ограничения сверхпроводящих и ионно-ловушечных квантовых компьютеров, которые в настоящее время являются самыми передовыми типами квантовых компьютеров. Для дальнейшего совершенствования своей квантовой архитектуры Чу и его коллеги планируют заменить используемый ими лазер на еще более точный.
Источник: https://new-science.ru/

Интеллектуальная система освещения гораздо полезнее для человека, чем обычные лампы дневного света. Подробности о разработке опубликованы в журнале Nature Communications. Ученые разработали интеллектуальные устройства белого света с регулируемым цветом из квантовых точек — крошечных полупроводников размером всего в несколько миллиардных долей метра. Они более эффективны, также их насыщенность цвета лучше, чем у стандартных светодиодов.
Квантовые точки могут динамически воспроизводить условия дневного света в одном источнике света.
Интеллектуальную систему освещения следующего поколения разработали исследователи из Кембриджского университета. Они использовали сочетание нанотехнологий, науки о цвете, передовых вычислительных методов, электроники и уникального производственного процесса.
Ученые обнаружили, что, используя более трех основных цветов освещения, используемых в типичных светодиодах, они смогли более точно воспроизвести дневной свет. Ранние тесты нового дизайна показали отличную цветопередачу, более широкий рабочий диапазон, чем у современных технологий интеллектуального освещения, и более широкий спектр настройки белого света.
Разработанная в Кембридже система QD-LED продемонстрировала диапазон коррелированной цветовой температуры от 2243K (красноватый) до 9207K (яркое полуденное солнце) по сравнению с современными интеллектуальными светильниками на основе светодиодов (от 2200K до 6500K).
Характеристики окружающего света связаны с самочувствием человека. Широкое распространение интеллектуальных систем освещения может оказать положительное влияние на здоровье, реагируя на индивидуальное настроение. Умное освещение также может реагировать на циркадные ритмы, которые регулируют ежедневный цикл сна и бодрствования.
Источник: https://hightech.fm/

Команда исследователей из США изготовила высокоэнтропийный наноструктурный сплав, превосходящий по прочности и пластичности другие новейшие материалы, созданные при помощи аддитивных технологий. Его можно с успехом применять в аэрокосмической промышленности, медицине, энергетике и транспортной сфере.
За последние 15 лет высокоэнтропийные сплавы — содержащие не менее пяти компонентов в почти равных пропорциях — стали популярны в материаловедении, поскольку позволяют получать почти бесконечное количество уникальных комбинаций. С другой стороны, аддитивные технологии, или 3D-печать тоже дают возможность создавать недоступные ранее материалы.
Специалисты из Университета штата Массачусетс объединили оба подхода для создания сплавов с беспрецедентными свойствами, пишет Science Daily. Поскольку процесс лазерной 3D-печати заставляет материалы очень быстро плавиться и затвердевать, по сравнению с традиционной металлургией, можно получить совершенно новую, нестандартную микроструктуру. Она похожа на сеть и состоит из перемежающихся слоев различных пластинчатых наноструктур.
Такая необычная атомная структура обеспечивает чрезвычайно высокую прочность вместе с пластичностью, хотя обычно прочные материалы бывают хрупкими. По сравнению с традиционным литьем инженеры добились почти трехкратного увеличения прочности и не только не потеряли в пластичности, но даже повысили ее.
Это значит, что детали, изготовленные таким способом, будут эффективнее сопротивляться деформации — важное качество для компонентов, которые должны сочетать малую массу с высокой механической эффективностью и уровнем энергосбережения.
Источник: https://www.nanonewsnet.ru/

Группа ученых из Института интеллектуальных систем им. Макса Планка (Германия) добавила бактериям кишечной палочки искусственные компоненты, чтобы создать биогибридных микророботов. Такие биоботы помогут доставлять лекарства непосредственно к месту опухоли, сообщает пресс-служба института.
Подробно разработка описана в журнале Science Advances.
Команда прикрепила к каждой бактерии несколько нанолипосом – крохотных везикул сферической формы. По внешнему кругу они несут материал (ICG, зеленые частицы), который плавится под ближним инфракрасным светом. Ближе к середине, внутри ядра, липосомы инкапсулируют молекулы водорастворимых химиотерапевтических препаратов (DOX).
Второй компонент, который исследователи прикрепили к бактерии, — это магнитные наночастицы. При воздействии магнитного поля частицы оксида железа служат дополнительным усилителем для этого и без того очень подвижного микроорганизма. Липосомы и магнитные частицы связываются с бактерией «веревкой», которая представляет собой очень стабильный и трудно разрушаемый комплекс из белка стрептавидина и биотина, разработанный несколькими годами ранее.
Бактерии E. coli — быстрые и универсальные пловцы, которые могут перемещаться как в жидкостях, как и в очень вязких тканях. Кроме того, они обладают высокоразвитыми сенсорными возможностями. Бактерии «привлекают» химические градиенты, такие как низкий уровень кислорода или высокая кислотность, которые преобладают вблизи опухолевой ткани.
Эксперименты показали, что микророботы на основе E. coli могут пробраться через среду с высокой плотностью – как опухолевая ткань – и достичь цели. Сначала ученые провели их через Г-образный узкий канал с двумя отсеками на каждом конце, по одному опухолевому сфероиду в каждом. А после – через еще более узкую структуру, напоминающую крошечные кровеносные сосуды.
Они добавили дополнительный постоянный магнит с одной стороны. С его помощью ученые смогли точно направлять микророботов, нагруженных лекарством, к опухолевым сфероидам. Далее команда провела микророботов через вязкий коллагеновый гель (напоминающий опухолевую ткань) с тремя уровнями жесткости и пористости, от мягкого до среднего и жесткого. Чем жестче коллаген, чем плотнее паутина белковых нитей – и тем труднее бактериям найти путь через матрикс. Но, как только добавляется магнитное поле, бактериям удается пройти весь путь до другого конца геля.
Когда микророботы собираются в нужной точке (сфероиде опухоли), лазер ближнего инфракрасного диапазона генерирует лучи с температурой до 55 градусов по Цельсию – и липосома плавится. В результате высвобождаются заключенные в липосоме лекарства. Низкий уровень pH или кислая среда также вызывают разрыв нанолипосом, поэтому лекарства автоматически высвобождаются рядом с опухолью.
Доставка лекарства с помощью подобных биороботов к месту опухоли была бы минимально инвазивной для пациента и безболезненной. Действие лекарств проявлялось бы там, где это необходимо, а не по всему организму, отмечают авторы работы.
Источник: https://scientificrussia.ru

Китайские исследователи научились управлять с помощью лазера нейтрофилами крови. Они попробовали манипулировать такими клетками, которые назвали «нейтроботами», в хвостах рыбок данио. Обычные нейтрофилы заставляли двигаться против кровотока, проникать через стенку сосудов, перемещать и поглощать объекты и взаимодействовать друг с другом.
Микроботов предполагается использовать в медицине, например, для таргетной доставки лекарств или уничтожения патогенов. Однако большая часть устройств, которые сейчас разрабатываются в лабораториях, сделаны из синтетических материалов и вызывают иммунную реакцию. Ученые из Китая попытались обойти эту проблему: они не стали строить синтетических микроботов, а нашли способ in vivo контролировать нейтрофилы, уже знакомые организму. Нейтрофилы — наиболее многочисленная группа лимфоцитов, они могут проникать через стенки сосудов, поглощать чужеродные включения и поврежденные клетки.
Ранее исследователи уже превращали нейтрофилы в «нейтроботов»: направляли и перемещали их в лабораторных чашках с помощью сильно сфокусированных лазерных лучей (оптического пинцета). В новом исследовании команда попробовала управлять световыми нейтроботами в хвостах живых рыбок данио. Исследователи меняли положение нейтрофила с высокой точностью, вызывали их направленное движение, вращение и динамическую деформацию. Управляемые светом микроботы двигались со скоростью 1,3 мкм/с — в три раза быстрее, чем обычный нейтрофил.
Путем циклического растяжения нейтрофила двумя лазерными лучами авторы смогли индуцировать образование псевдоподии (ложноножки) в заданном направлении, тем самым переключая нейтрофил в состояние активации. Оптическая сила может способствовать миграции активированных нейтрофилов через биологические барьеры, например, через стенку сосуда. Нейтрофил при этом сохраняет свои биологические функции и может быть модифицирован для доставки лекарств.
В сосудах хвоста рыбки данио ученые направляли активированных нейтроботов как по кровотоку, так и против него. Также они переместили нейтроботов через стенку кровеносного сосуда в окружающие ткани и заставили их связать и транспортировать пластиковую наночастицу. А когда нейтробот столкнулся с остатками лопнувших эритроцитов, он поглотил их.
С помощью лазеров можно одновременно манипулировать несколькими нейтрофилами и упорядочивать их. Так, например, авторы расположили три нейтрофила в вершинах прямоугольного треугольника, а затем скорректировали его до равнобедренного треугольника. Кроме того, ученым удалось смодулировать межклеточную связь между двумя нейтрофилами.
Авторы считают, что нейтроботы под лазерным управлением однажды можно будет использовать для решения сложных медицинских задач.
Источник: https://pcr.news/

На фото — лазерносформированный имитирующий структуру костной ткани титановый рельеф «Остеон» с прикрепленными к нему стволовыми клетками. Ученые работают над улучшением приживаемости дентальных имплантатов, применяющихся в стоматологии.
С конца 80-х годов прошлого века известно, что шероховатость поверхности, с которой взаимодействуют клетки, способствует остеоинтеграции (приживаемости) медицинских имплантатов. Современные научные исследования направлены на изучение влияния геометрической структуры различных поверхностей на поведение живых клеток.
Группа ученых из международной научной лаборатории лазерных микро- и нанотехнологий Университета ИТМО разработала лазерный метод формирования микро- и наногеометрии поверхности титановых дентальных имплантатов для улучшения их совместимости с живыми клетками. С помощью лазерного воздействия ученые создают рельеф поверхности, имитирующий структуру компактной костной ткани. Сейчас проходит стадия детального in vitro исследования биоинтеграции стволовых клеток на лазерно-модифицированных поверхностях. Сотрудникам лаборатории уже удалось доказать, что количество и качество отростков, форма клеток и их способность закрепления на поверхности зависят от периода и глубины остеонных структур.
Ученые уверены, что дентальные имплантаты с особой микрогеометрией поверхности будут быстрее и эффективнее срастаться с костью, что повысит качество и вероятность успеха дентальной имплантации.
Источник: https://news.itmo.ru/

Инженеры разработали гибкий фотодетектор, который может фиксировать излучение от ультрафиолетового до инфракрасного спектра. Технология, которую можно использовать для создания кожи роботов, описана в журнале Advanced Materials Technology.
Исследователи из Университета Глазго разработали метод печати крошечных полупроводников из арсенида галлия на гибкой пластиковой поверхности. Созданный фотодетектор по производительности не уступает популярным твердым аналогам и может использоваться в робототехнике.
Арсенид галлия широко применяется в высокопроизводительной электронике. Но, как правило, такие устройства устанавливаются на твердой подложке. В своей работе исследователи адаптировали разработанную ранее систему рулонной печати кремниевых полупроводников для нанесения электроники из арсенида галлия на гибкую поверхность с использованием массивов проводов шириной 15 мкм.
Созданный гибкий фотодетектор может фиксировать свет от ультрафиолетового диапазона через видимую часть спектра до инфракрасного. При этом устройство работает при низком рабочем напряжении 1 В. Авторы технологии отмечают, что система способна очень быстро реагировать на свет: всего 2,5 мс требуется для измерения света и 8 мс для восстановления.
Чтобы проверить надежность системы, ученые подвергли материал строгим испытаниям на машине, которая сгибала и скручивала его сотни раз. В результате эксперимента из 500 циклов материал не продемонстрировал существенной потери характеристик.
В будущем этот тип светочувствительного гибкого материала может наделить роботов новыми возможностями. Например, механические руки, используемые для производства в светочувствительных средах, могут обнаруживать, когда условия меняются и безопасность или эффективность их работы подвергается риску, – Равиндер Дахия, профессор Инженерной школы Джеймса Ватта Университета Глазго, соавтор исследования.
Инженеры полагают, что новый фотодетектор также может пригодиться в беспроводной связи и для создания носимого пластыря, который люди могли бы использовать для контроля воздействия ультрафиолетового света в солнечные дни.
Источник: https://www.nanonewsnet.ru/

Ученым из Физического института имени П.Н. Лебедева РАН удалось «сварить» патогенные бактерии — золотистый стафилококк и синегнойную палочку — с помощью лазера среднего инфракрасного диапазона. Эксперимент показал, что свет этой длины волны разрывает водородные связи в молекулах белков и нуклеиновых кислот, так что бактерия теряет активность и способность к размножению.
Этот способ обеззараживания может стать удобным вариантом для быстрой бесконтактной стерилизации продуктов, дезинфекции в больницах и на пищевых производствах, а в перспективе, возможно, позволит создать портативный световой обеззараживатель.
«Мы показали, как на практике воздействует на бактерии лазерное излучение среднего инфракрасного диапазона с длинами волны три и шесть микрометров. Выяснилось, что при этом в клетке возникают резонансные колебания молекулярных связей в основных элементах структуры клетки: в C-N связях белков и нуклеиновых кислот при воздействии излучением с длиной волны шесть микрон и C-H связей углеродного скелета – под действием излучения три микрона», — говорит сотрудник лаборатории лазерной нанофизики и биомедицины ФИАН Светлана Шелыгина.
Широкое применение антибиотиков привело к тому, что сегодня в мире растет доля микроорганизмов, устойчивых к ним. Антибактериальные средства становятся все менее эффективными, поэтому становится актуальным поиск «физических» методов обеззараживания, решающих проблему резистентности микроорганизмов без применения токсичных химических средств.
Химические дезинфицирующие средства разрушают надструктуру белков и других основных компонентов клеточной оболочки, нарушая клеточный метаболизм, но они могут быть токсичными и для человека. Обработка ультрафиолетом ведет к фотолитическому или фотохимическому повреждению молекул клеток: УФ-облучение разрушает ДНК путем прямого воздействия или благодаря образованию димеров циклобутана и пиримидин-(6–4)-пиримидиновых фотопродуктов. Таким образом, оно вызывает мутации ДНК и инактивирует микроорганизмы.
Однако ультрафиолет оказывает разрушительное действие и на ДНК клеток млекопитающих и может спровоцировать развитие меланомы. Кроме того, некоторые виды бактерий способны «чинить» ДНК путем экспрессии фермента ДНК-фотолиазы, который сводит к нулю воздействие ультрафиолета. Поэтому эти два традиционные средства нельзя применять повсеместно, и ученые изучают другие диапазоны длин волн.
Большой интерес представляет именно средний инфракрасный диапазон, поскольку такое излучение избирательно вызывают колебания молекулярных связей жизненно важных структур микроорганизмов. Ученые уже не раз демонстрировали пагубное воздействие среднего ИК-излучения на микроорганизмы от источников тепла, например инфракрасных ламп, при температуре свыше 1000 градусов. Применение лазерных источников для этих целей может быть очень эффективным благодаря высокой интенсивности лазерного излучения, использующего только нужную для воздействия длину волны.
В ходе исследования ученые помещали бактерии культур золотистого стафилококка и синегнойной палочки на подложку из фторида кальция толщиной 1 миллиметр и облучали фемтосекундными лазерными импульсами среднего ИК-диапазона с длиной волны 3 и 6 микрон. Эти длины волн соответствуют частотам колебаний амидных групп белков и нуклеиновых кислот (6 микрон) и С-H колебаний углеродного скелета, наиболее распространенной связи для всех биополимеров (3 микрона).
Длительность импульса составляла 130 фемтосекунд, энергия импульса — до 4 микроджоулей, а частота — 1 килогерц. Затем ученые получали динамические спектры оптической плотности излучения бактерий. Для обеих бактериальных культур спектры показали синий спектральный сдвиг и просветление образцов в спектральном диапазоне характерных колебаний связей С-N и C-H. С-N связи входят в состав белков и нуклеиновых кислот, тогда как C-H связи являются наиболее распространенными связями во всех биополимерах и относительно равномерно распределены по всему объему бактериальной клетки.
«В спектрах при разрыве водородных связей наблюдается сдвиг полос в сторону более коротких длин волн. Это обычное явление, причем не только в бактериальных клетках. Наличие синего сдвига говорит о том, что внутри бактерии рвутся водородные связи. Таким образом меняется вторичная и третичная структура белков, происходит денатурация. Одновременно мы наблюдали падение числа колониеобразующих единиц до нуля», — говорит Светлана Шелыгина.
Таким образом, облучение инактивирует микроорганизмы, разрушая жизненно важные структурные единицы бактериальной клетки: ДНК, РНК, белки и клеточную стенку. Белки в бактериях наиболее сильно подвергаются облучению, что приводит к их денатурации. Наблюдаемое динамическое ИК-лазерное просветление бактериальных культур указывает на возможность доставки излучения на большую глубину, что, как предполагают ученые, позволит применять среднее ИК-излучение для лечения злокачественных опухолей. В перспективе ученые хотят создать портативный ИК-обеззараживатель, но для этого требуется достаточно мощный компактный лазерный источник.
Такую технологию можно было бы использовать в пищевой промышленности для бесконтактной дезинфекции продуктов через прозрачную упаковку, помещений и инструментов, в медицине для стерилизации инструмента и обработки ран, причем даже глубоких, так как излучение среднего ИК-спектра не обладает мутагенными свойствами. Возможно, когда-нибудь у каждого из нас будет свой портативный ИК-обеззараживатель, с помощью которого можно будет быстро стерилизовать любую поверхность.
Основные результаты опубликованы в журнале Biomedical Optics Express (показана антибактериальная активность излучения, проведено микробиологическое исследование образцов), в Laser Physics Letters и «Письмах в ЖЭТФ (исследованы динамические спектры пропускания лазерных импульсов слоем бактерий, для которых наблюдался «синий сдвиг» спектра лазерного импульса для образца с нанесенным слоем бактерий относительно образца без бактерий, который связан с разрывом водородных связей, отвечающих за разрушение вторичной и третичной структуры белков и нуклеиновых кислот).
Источник: https://scientificrussia.ru/

Катаракта — одно из самых распространенных глазных заболеваний, на которое, по данным ВОЗ, до трети всех случаев нарушения зрения. Методы лечения катаракты известны хорошо, но многие пациенты сталкиваются с тем, что они могут быть травматичны. Ученые из Университета ИТМО и Межотраслевого научно-технического комплекса «Микрохирургия глаза» (Центр Фёдорова) более 20 лет работали над тем, чтобы снизить побочные эффекты от операций по экстракции катаракты. Результатом стала технология, в которой лазер одновременно используется для разрушения катарактального хрусталика глаза и для стимуляции заживления окружающих тканей. Полностью описали свой метод ученые в в журнале Optical and Quantum Electronics.
«Методы лечения этого заболевания хирургические, то есть удаляется помутневший хрусталик глаза и на его место вставляется искусственный, представляющий собой сапфировую или пластиковую линзу, — комментирует профессор Университета ИТМО, руководитель магистерской программы «» Андрей Беликов. — Разрушение хрусталика происходит либо с помощью ультразвука, либо с помощью лазера. При использовании лазера специальный наконечник помещается в переднюю камеру глаза вплотную к хрусталику, лазерный луч разрушает хрусталик на мелкие фрагменты, которые потом удаляются. На освободившееся место устанавливается искусственный хрусталик. Проблема в том, что любое воздействие травмирует окружающие ткани и их восстановление не всегда идет по оптимальной траектории».
Два лазера вместо одного
Последние десятилетия ученые активно работают над тем, чтобы снизить травматичность операций по замене хрусталика. В 1997 году исследователи Университета ИТМО и центра Федорова, а также ряда других научных институтов начали экспериментировать с использованием лазерного излучения для разрушения катаракты. Изначально один, более мощный лазер, должен был разрушать хрусталик, а менее мощный — подсвечивать операционное поле, чтобы сделать мощное воздействие как можно более удобным и более точным.
Однако со временем врачи обратили внимание на то, что менее мощный лазер, который светит в красном спектре, может не только подсветить операционное поле, но и стимулировать поврежденные клетки к самовосстановлению. После этого начались долгие эксперименты, имевшие своей целью найти оптимальный способ взаимодействия сильного разрушающего луча и слабого красного лазера.
«Пробовались разные конфигурации: сначала воздействовали низкоинтенсивным лазерным излучением, а потом разрушали хрусталик, либо сначала разрушали хрусталик, а потом, спустя какое-то время, использовали низкоинтенсивный лазер для стимуляции восстановления», — рассказывает Андрей Беликов.
Разрушать и заживлять одновременно
Оптимальным решением оказалось одновременное использование двух лазеров. Эта идея потребовала скрупулезной работы инженеров-оптиков, поскольку в глаз нежелательно входить двумя инструментами сразу, необходимо одновременно пустить по одному оптоволокну излучение двух лазеров.
«Одновременное воздействие двух лазеров хорошо тем, что в процессе силового воздействия возникают клетки, которые повреждены, но не полностью разрушены, — поясняет Беликов. — Очень важно сразу стимулировать их регенерацию. Именно после такого воздействия процесс восстановления глаза происходит в наиболее благоприятных условиях».
На протяжении нескольких лет шла апробация различных сочетаний и мощностей лазеров. В конечном счете ученые остановились на силовом лазере, работающем на длине волны 1,44 микрометра и заживляющем пучке на длине волны 0,63 микрометра. При этом для каждого конкретного случая компьютер сам подбирает соотношения и время работы обоих лазеров. Результаты этих исследований описаны в статье в журнале Optical and Quantum Electronics.
«Очень важно понять, как все работает, физически и клинически обосновать, дать научное объяснение происходящего, оптимизировать воздействие. Именно это и сделано в нашей публикации», — объясняет Андрей Беликов.
Сегодня метод уже внедрен в работу клиники «Микрохирургия глаза» и практически все операции по лазерному удалению катаракты проводятся с использованием двух лазеров. Клинически установлено, что при использовании нового метода в отдаленном периоде потеря клеток эндотелия роговицы уменьшается в 1.8 раза в сравнении с ультразвуковой факоэмульсификацией, а случаи макулярного отека сетчатки и эндотелиально-эпителиальной дистрофии роговицы не наблюдаются.
Источник: https://news.itmo.ru/

Ученые представили усовершенствованную магнитоэнцефалогафию, которая сегодня применяется во время обследования после травмы головы, а также диагностики деменции, эпилепсии и других состояний. Их подход повышает точность оценки в 10 раз, а также позволяет разработать недорогой и портативный прибор нового поколения в ближайшие пять лет.
Магнитоэнцефалография (МЭГ) относится к очень чувствительным инструментам для оценки активности нейронов головного мозга за счет регистрации слабых магнитных полей. МЭГ широко применяется в медицинской практике, однако у технологии есть, как минимум, два существенных недостатка. Во-первых, это сложность и громоздкость оборудования. Во-вторых, стоимость и доступность такого обследования. Кроме того, МЭГ крайне чувствительна к движениям во время диагностики.
В качестве решения ученые из Германии и Австралии представили концепт простого и портативного устройства с использованием алмазного датчика на основе лазера, сообщается на сайте Мельбурнского королевского технологического института. Прорыв технологии в том, что для регистрации магнитных полей датчик собирает весь отражаемый от квантовых дефектов в алмазе свет, а не его небольшое количество, как это происходит сейчас. Это уже позволило повысить точность в 10 раз, подчеркивают авторы.
По планам разработчиков, прототип нового прибора будет готов в течение пяти лет. Новый МЭГ будет портативным, простым в использовании и не чувствительным к движениям пациента во время процедуры. Прибор планируют применять для диагностики и прогрессирования различных заболеваний: деменции на ранней стадии, эпилепсии, постинсультного состояния, травм головы и других.
Источник: https://hightech.plus/

Страница 1 из 24

© 2022 Лазерная ассоциация

Tout sur Kamagra ici https://www.kamelef.com/kamagra-ou-viagra.html.

Поиск