Российские учёные разработали специальную эмульсию для доставки кислорода в раковые опухоли, перешедшие на бескислородный метаболизм. Такие опухоли не поддаются фотодинамической терапии, когда воздействием света и специальных фотосенсибилизаторов молекулы кислорода переходят в активную форму и уничтожают злокачественные клетки. Учёным удалось создать эмульсию, в которой молекулы кислорода и фотосенсибилизатора заключены в капли перфторуглерода — особого соединения, способного растворять кислород в десятки раз эффективнее воды. Эмульсия позволяет насытить раковые ткани кислородом для их дальнейшего разрушения. Такой метод доставки кислорода в опухоль позволит повысить эффективность терапии, уверены авторы научной работы.
Учёные из Института элементоорганических соединений имени А.Н. Несмеянова РАН и Института биохимической физики имени Н.М. Эмануэля РАН создали специальную эмульсию для разрушения устойчивых онкологических опухолей методом фотодинамической терапии. Об этом RT сообщила пресс-служба Российского научного фонда (РНФ). Исследование проводилось при поддержке РНФ. Результаты опубликованы в издании International Journal of Molecular Sciences. Однако метод имеет серьёзные ограничения — дело в том, что на поздних стадиях в опухолевых тканях часто появляются гипоксические зоны, в которых практически нет кислорода. Чтобы приспособиться к гипоксии, злокачественные клетки начинают активно мутировать, настраивая свой метаболизм на бескислородный режим существования.
Это делает их устойчивыми к фотодинамической терапии, а также к некоторым другим видам традиционных видов терапии (кислородозависимой химио- и лучевой терапии). Кроме того, наличие очага гипоксии в опухоли заставляет раковые клетки выделять в организм сигнальные молекулы, которые инициируют более активное снабжение переродившейся ткани питательными веществами. Это приводит к ещё большему росту и усилению злокачественности опухоли. Учёные испытали полученную эмульсию на клеточной культуре карциномы толстой кишки человека, выращенной в бескислородных условиях. Количества кислорода, который эмульсия удерживает в гипоксии, оказалось достаточно для летального повреждения опухолевых клеток.
Облучение накопивших эмульсию клеток красным лазером быстро запускало генерацию активных форм кислорода, которые разрушали митохондрии и клеточные мембраны. Это привело к гибели раковых клеток. Теперь авторы исследования готовятся испытать эмульсию на лабораторных животных. «Мы нашли условия, при которых эмульсия приносит кислород в гипоксические клетки и позволяет его «активировать» методом фотодинамической терапии.
Это важно и для развития других подходов — химиотерапии и лучевой терапии — в сложных случаях, когда кислород нужен при лечении, а его в тканях нет», — пояснила RT руководитель проекта кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории физиологически активных фторорганических соединений отдела элементоорганических соединений ИНЭОС РАН и лаборатории процессов фотосенсибилизации ИБХФ РАН Алина Маркова.
Авторы работы экспериментально установили, что полученная эмульсия сохраняет свои свойства при температурах в диапазоне от +4 °C до -20 °C — то есть потенциально для хранения препарата в медицинских учреждениях не потребуется специальное оборудование. «Наш подход позволит как значительно улучшить эффективность фотодинамической терапии в онкологии, так и расширить его применимость на случаи гипоксических злокачественных опухолей, которые агрессивны и часто не поддаются общепринятым методам терапии», — добавила Алина Маркова.
В работе также приняли участие учёные из Института биохимической физики имени Н.М. Эмануэля РАН, Российского национального исследовательского медицинского университета имени Н.И. Пирогова, Национального медицинского исследовательского центра онкологии имени Н.Н. Блохина, МИРЭА — Российского технологического университета и Московского инженерно-физического института.
Источник: https://russian.rt.com/

Оптическая диффузионная спектроскопия (ОДС) основана на зондировании биологических тканей широкополосным оптическим излучением и регистрации обратно рассеянного тканью света. Поскольку основные хромофоры ткани (оксигенированный и деоксигенированный гемоглобин, вода, липиды, меланин и др.) обладают уникальными спектрами поглощения, их концентрации можно восстановить, анализируя спектр ослабления (экстинкции) света в ткани путем решения обратной математической задачи ОДС.
Концентрации хромофоров, полученные методом ОДС, позволяют судить о физиологическом статусе тканей, что важно для целого ряда клинических приложений, например, в онкологии, трансплантологии, дерматологии и др.
Разработанный в Институте прикладной физики РАН прибор обладает двумя особенностями: во-первых, он позволяет проводить измерения в широком диапазоне (460–1030 нм), во-вторых, в нем реализован метод самокалибровки. Широкий спектральный диапазон позволяет оценить концентрации большего количества хромофоров, пики поглощения которых находятся в разных спектральных диапазонах.
Так, например, поглощение меланина растет с уменьшением длины волны, а пик поглощения воды находится, наоборот, в ближней инфракрасной области спектра (975 нм). Кроме того, видимый диапазон длин волн (500–600 нм) позволяет измерить степень оксигенации и кровенаполнения в верхних тканевых слоях, в то время как использование ближнего инфракрасного диапазона (700–900 нм) позволяет оценить эти величины на гораздо больших глубинах.
Точность восстановления концентраций хромофоров зависит, в частности, от точности проводимых измерений. Реализуемый в данном приборе метод самокалибровки позволяет исключить влияние всех аппаратных функций прибора, таких как переходные характеристики оптических волокон, чувствительность спектрометра, спектральная яркость источника и др. Кроме того, этот метод позволяет существенно уменьшить влияние поверхностных оптических неоднородностей, которые всегда присутствуют в биотканях и сказываются на результатах измерений ОДС.
Совместно с сотрудниками Ожогового центра Приволжского исследовательского медицинского университета разработанный прибор был апробирован на экспериментальных животных для исследования приживаемости кожных трансплантатов. Аллотрансплантаты кожи, применяемые при обширных поражениях, используются в качестве временного раневого покрытия, и для врачей важно не допустить отторжения донорской кожи. Однако на данный момент не существует надежного метода предсказания отторжения аллографта. Разработанный прибор позволяет неинвазивно мониторировать физиологическое состояние кожного трансплантата (степень оксигенации и кровенаполнения поверхностных и глубинных тканевых слоев, оценивать отек по концентрации воды), что позволяет судить о ранних признаках отторжения.
Исследование выполнено в рамках реализации программы «Центр фотоники» (соглашение с Минобрнауки № 075–15–2022–316).
Авторский коллектив: ИПФ РАН – Кириллин М.Ю., Костюк А.Б., Куракина Д.А., Орлова А.Г., Перекатова В.В., Сергеева Е.А., Турчин И.В., Хилов А.В.; ПИМУ (исследования на животных) – Бесчастнов В.В., Перетягин П.В., Рябков М.Г.
Источник: https://scientificrussia.ru/

Физики из МФТИ изучили оптические свойства нитрида бора (незаменимого компонента для двумерных материалов) и обнаружили, что он обладает рекордным показателем преломления в ультрафиолетовом свете. Это значит, что материал может стать основой разработок в области нанофотоники, в частности заменить электронные компоненты в интегральных схемах компьютеров. Для демонстрации практического применения нитрида бора ученые сконструировали нанометровый волновод, показавший высокую эффективность.
Работа опубликована в журнале Materials Horizons.
Фотонные устройства передают информацию с помощью фотонов и в скором времени могут заменить электронные, поскольку свет перемещается гораздо быстрее электронов, а при распространении сигнала в этом случае нет потерь и нагрева из-за сопротивления материала проводника. Однако минимальный размер фотонных элементов ограничен длиной волны проходящего света.
Для создания нанометровых устройств необходимо использовать материалы, пропускающие ультрафиолетовые волны, длина которых менее 300 нанометров. Более того, материал должен обладать высоким показателем преломления, чтобы еще больше сжать волну, и быть доступным: недорогим и простым в производстве. Физики из МФТИ ищут соединения, которые удовлетворяют всем указанным условиям.
Научный сотрудник Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ Георгий Ермолаев, рассказывает: «Показатель преломления очень важен в фотонике. Чем он выше у материала, тем выше эффективность устройств, сделанных из него, тем проще управлять светом. Благодаря этому сейчас активно развивается целое направление исследований — высокорефрактивные материалы».
В последней работе ученые Физтеха исследовали оптические свойства гексагонального нитрида бора hBN и обнаружили, что он обладает рекордным показателем преломления в ультрафиолетовой области. Также физики разработали на основе нитрида бора оптические элементы: нанометровый волновод и хиральное зеркало.
Несмотря на применение материала в двумерной нанофотонике и оптоэлектронике, его оптические свойства изучались в достаточно узком диапазоне длин волн. Отчасти это связано с небольшим размером образцов нитрида бора, что затрудняет экспериментальные измерения. Физики из МФТИ смогли определить показатель преломления и анизотропии вещества в широком диапазоне от 250 до 1700 нанометров с помощью эллипсометрии и сканирующей оптической микроскопии.
Максимальное значение показателя преломления в ультрафиолетовом свете на длине 250 нанометров составило 2,75, что позволяет создавать фотонные элементы порядка десятков нанометров. Столь миниатюрные устройства можно использовать в фотонных интегральных схемах компьютеров вместо электронных компонент.
Чтобы показать практические возможности нитрида бора, физики сконструировали 40-нанометровый волновод — канал, переносящий свет. Компьютерное моделирование показало, что свет в волноводе распространяется практически без оптических потерь, не затухая. Также ученые создали из нитрида бора модель хирального зеркала — устройства, которое отражает закрученный в одну сторону поляризованный свет и пропускает свет, закрученный в другую. Зеркало поможет отличать биомолекулы, имеющие одинаковый состав и строение, но несимметричные. Например, такой прибор нужен в фармакологии, поскольку описанные хиральные молекулы могут обладать различными свойствами.
Низкие оптические потери, высокий показатель анизотропии и рекордный показатель преломления в ультрафиолетовом свете делают нитрид бора перспективным материалом для создания нанофотонных устройств.
Георгий Ермолаев комментирует: «Ультрафиолетовая нанофотоника только зарождается: нужно уменьшать длину волны света, чтобы уменьшать размеры фотонных устройств. Мы показали, что нитрид бора — отличная платформа для этого, так как, помимо высокого показателя преломления, у него еще и гигантская оптическая анизотропия, которая также увеличивает его эффективность. А низкие оптические потери позволяют передавать информацию на большие расстояния практически без затухания. Мы нашли наконец-то мостик, который бы позволил перейти от электроники к фотонике, то есть использовать преимущества фотона по сравнению с электроном. Сейчас работаем над тем, чтобы уже в реальной фотонной интегральной схеме показать это превосходство».
Источник: https://naked-science.ru/

Инженеры разработали устройство на основе элементов из перовскита и искусственной нейронной сети, которое воспроизводит работу человеческого глаза. Инженеры из Пенсильванского университета разработали устройство для захвата изображений на основе перовскитных элементов. Три вида «фоторецепторов» имитируют сетчатку глаза, а искусственная нейронная сеть обрабатывает полученные снимки.
Основа устройства — матрица датчиков из узкополосных перовскитных фотодетекторов, которые имитируют колбочки сетчатка глаза, соединенная с нейроморфным алгоритмом, имитирующим нейронную сеть, для обработки информации и получения изображений с высокой точностью.
Исследователи разработали перовскитные фотодетекторы, которые чувствительны только к одному из трех цветов — красному, синему или зеленому. Они улавливают световые волны с нужной длиной и преобразуют их в электрический сигнал. Собранные данные обрабатываются с помощью нейроморфных алгоритмов, которые позволяют восстановить изображение.
Фотодетекторы сделаны из тонкопленочных перовскитов с сильно несбалансированным электронно-дырочным транспортом. Это значит, что дырки движутся через материал быстрее, чем электроны. Управляя архитектурой материала (тем, как уложены слои) можно создавать компоненты с заданными свойствами.
Мы позаимствовали дизайн у природы — наши сетчатки содержат колбочки, чувствительные к красному, зеленому и синему свету, и нейронную сеть, которая начинает обрабатывать то, что мы видим, еще до того, как информация будет передана в наш мозг. Этот естественный процесс создает красочный мир, который мы можем видеть, – Кай Ван, соавтор исследования/
Исследователи полагают, что новый вид датчиков можно использовать в качестве альтернативы фильтрам в современных камерах. Кремниевые датчики чувствительны ко всем частям спектра, поэтому перед ними устанавливаются световые фильтры, которые пропускают только определенные волны, но они же снижают четкость и чувствительность камеры. Кроме того, технология открывает возможность для создания искусственной сетчатки для людей с нарушениями зрения. Поскольку перовскитные элементы вырабатывают электричество под воздействием фотонов света, такая поверхность не требует дополнительного источника питания и может функционировать автономно.
Источник: https://www.nanonewsnet.ru/

Исследователи экспериментально продемонстрировали новый протокол хранения квантовой информации, который можно использовать для создания квантовых состояний Гринбергера — Хорна — Цайлингера (Greenberger-Horne-Zeilinger, GHZ). Эти сложные запутанные состояния особенно интересуют ученых из-за их потенциального использования в приложениях квантового зондирования и квантовой коррекции ошибок.
Физики из Калифорнийского технологического института представят это исследование на конференции и выставке Optica Quantum 2.0, которое пройдет 18–22 июня в Денвере, штат Колорадо, США.
Квантовые технологии хранят информацию в виде кубитов, квантового эквивалента двоичных битов, используемых в классических вычислениях. Состояния GHZ запутывали три или более кубита. Эта повышенная сложность может использоваться для хранения большего количества информации, что повышает точность и производительность в таких приложениях, как квантовое зондирование и работа в сети.
Системы, в которых кубиты окружают один центральный, которым можно управлять, обеспечивают естественную платформу для подготовки и использования таких состояний. Для этих экспериментов исследователи использовали один кубит с ионом иттербия, которым можно управлять с помощью лазеров и встроенных электродов, окруженных ядерными спинами внутри кристалла. В частности, физики использовали сильно локализованную группу из четырех детерминистически и симметрично расположенных ядерных спинов ванадия. Они разработали контроль этих спинов и продемонстрировали способность хранить и извлекать квантовую информацию в виде состояний GHZ.
Кроме того, ученые использовали симметрию центральной спиновой системы для внутренней защиты хранимой квантовой информации от коррелированного шума магнитного поля. Это критическая демонстрация отказоустойчивости, необходимая для реальных приложений. Результаты эксперимента демонстрируют возможность использования сложных систем ядерных вращений для повышения функциональности квантовых узлов.
В будущем возможности этой системы улучшат за счет использования дополнительных групп ядерных спинов ванадия. Для достижения этих целей ученые будут использовать разработку новых последовательностей импульсного управления и оборудования с улучшенным управлением.
Источник: https://www.nanonewsnet.ru/

Для получения водорода ученые окисляли частицы алюминия в воде под воздействием лазерного излучения. Расчеты показали, что эта технология затрачивает вдвое меньше энергии.
Чистый, или «зеленый», водород обычно получают методом электролиза: разложением воды на водород и кислород с помощью электрического тока, который используют от возобновляемых источников энергии. Главный недостаток такого метода — высокая стоимость, говорят авторы эксперимента. Удельные затраты электроэнергии на производство 1 кг водорода достигают 40 кВт в час, а цена — до $9 за 1 кг. Во многом из-за этого доля «зеленого» водорода на текущий момент не превышает 5% мирового объема производства. Между тем водород ― один из наиболее перспективных кандидатов для энергетики будущего. Автомобили на водороде в некоторых странах используются уже сегодня, на очереди ― корабли, самолеты и не только.
Сибирским ученым удалось получить чистый водород с помощью разложения воды, а в качестве сырья они использовали суспензию из воды и нанопорошка алюминия, которую облучали лазером.
«Преимущество технологии в том, что лазерное излучение поглощается только частицами алюминия, а вода оптически прозрачна. Частицы алюминия покрыты оксидной оболочкой — облучение разрушает ее, вода контактирует с металлическим ядром, и происходит химическая реакция с выделением водорода. Благодаря простоте процесса, выбранным компонентам и инструментам мы можем сократить затраты электроэнергии до 15–17 кВт в час на 1 кг водорода», — рассказал пресс-службе Центра НТИ «Водород как основа низкоуглеродной экономики» один из авторов разработки, научный сотрудник ФИЦ угля и углехимии СО РАН Ярослав Крафт.
В разговоре с корреспондентом «Научной России» ученый также сообщил, что в ближайшем будущем химики планируют заменить наночастицы на отходы металлообработки — алюминиевые опилки и стружки. Переработка вторичного сырья, по словам авторов исследования, ускорит внедрение технологии.
«В нашем регионе работает большое количество металлообрабатывающих предприятий, поэтому я думаю, что трудностей с получением вторичного сырья у нас не возникнет», — прокомментировал Ярослав Крафт.
При этом побочным продуктом процесса станет оксид алюминия, который можно использовать для производства адсорбентов, керамических материалов и в качестве носителя катализаторов. Химик также подчеркнул, что для масштабирования новой технологии не потребуется таких больших затрат, какие требует классический электролиз, если говорить о промышленном производстве водорода.
«Для промышленного производства зеленого водорода, это десятки тысяч тонн в год, требуется наличие дешевой и чистой электроэнергии рядом: то есть по соседству с таким заводом должна находиться либо ГЭС, либо АЭС. Не все могут себе это позволить. Если же говорить о нашей технологии, то сам процесс довольно прост и эффективен: суспензия самостоятельно перемешивается в турбулентном режиме, достаточно комнатной температуры и атмосферного давления для протекания процесса, отсутствуют дополнительные химические соединения. Кроме того, лазер, который мы используем для получения водорода, по своему размеру компактнее электролизера», ― рассказал «Научной России» Ярослав Крафт.
ФИЦ угля и углехимии Сибирского отделения РАН входит в консорциум Центра компетенций Национальной технологической инициативы «Водород как основа низкоуглеродной экономики» на базе Института катализа Сибирского отделения РАН. Специалисты центра и их партнеры проводят фундаментальные и прикладные исследования для внедрения методов получения и применения чистого водорода. Центр также занимается широким спектром исследований в области угольной промышленности — от оптимизации процессов разработки угольных месторождений до фундаментальных основ глубокой переработки сырья, в том числе создания новых углеродных материалов, композитов и сорбентов.
Источник: https://scientificrussia.ru

Распространение 5G и приложений, работающих с ИИ, повышает спрос на скоростные оптические чипы. Южнокорейские ученые разработали и, что важно, подготовили к массовому производству лазерное устройство с интегрированным модулятором электроабсорбции, способное передавать данные на расстояние до 30 км со скоростью 25 миллиардов бит в секунду.
Для того чтобы справиться с большим трафиком данных сетевое оборудование обычно использует лазерные диоды с прямой модуляцией (DML). Однако когда скорости и дистанции нарастают, эти лазеры тормозят работу системы и ухудшают качество сигнала.
Специалисты Научно-исследовательского института электроники и телекоммуникаций разработали вместо них лазер с интегрированным модулятором электроабсорбции (EML). Он модулирует интенсивность исходящего света намного быстрее, чем DML, и абсорбирует свет моментально, пропорционально приложенному напряжению.
Такой подход существенным образом повышает скорость модуляции по сравнению с DML. Сейчас только несколько компаний мира поставляют EML на рынок. Таким образом, новая разработка имеет неплохие шансы стать самой востребованной, пишет EurekAlert.
Вдобавок, команда исследователей смогла с успехом разработать технологию массового производства EML несмотря на то, что это крайне непростой продукт. Арсенид индия-алюминия-галлия со своими высокими показателями выходной интенсивности и скорости модуляции в лазерных диодах, но обладавший низкой надежностью, был заменен на фосфид арсенида индия-галлия.
В результате EML, изготовленный промышленным способом, способен передавать данные на скорости 25 Гбит/с при температуре от комнатной до 55 градусов Цельсия. Вдобавок, он достиг высокой скорости модуляции, важного параметра для сетей дата-центров, на уровне 100 Гбит/с.
Массовым производством займется компания ELDIS. Сначала она наладит выпуск устройств для местного и зарубежного рынка 5G, а во второй половине следующего года приступит к производству 100-гигабитных устройств для дата-центров.
Источник: https://hightech.plus/

Ученые НТЦ биомедицинской фотоники Орловского государственного университета имени И. С. Тургенева, начавшие в этом году изучать постковидный синдром оптическими методами, выявили изменения в нейрогенном механизме регуляции кровотока у людей, перенесших COVID-19. Об этом сообщили в четверг в пресс-службе Минобрнауки РФ.
Вирус SARS-CoV-2 поражает эндотелий — клеточный слой, покрывающий внутреннюю стенку кровеносных сосудов, в результате чего нарушается снабжение тканей организма кислородом и питательными веществами. Задача исследования — изучить механизмы возникновения нарушений микроциркуляции крови и окислительного метаболизма у пациентов после коронавирусной инфекции. В пилотном исследовании были задействованы пациенты, переболевшие коронавирусом в легкой форме. С помощью носимых устройств, сочетающих два неинвазивных оптических метода: лазерную допплеровскую флоуметрию и флуоресцентную спектроскопию, ученые измерили состояние микрокровотока и окислительного метаболизма в верхних и нижних конечностях, а потом сравнили результаты с данными здоровых людей, никогда не болевших COVID-19.
«Мы подтвердили, что при помощи метода лазерной доплеровской флоуметрии в сочетании с вейвлет-анализом полученных сигналов можно выявлять микроциркуляторные нарушения у пациентов, перенесших COVID-19. Так как это относительно новое заболевание, то так подробно его еще не исследовали при помощи данного метода. Нам удалось выяснить, что нейрогенный механизм регуляции кровотока был значительно увеличен у пациентов по сравнению со здоровыми волонтерами. Нарушения могут быть связаны с тем, что кровоток идет «в обход» нутритивного русла, поэтому ткани получают меньше питания», — приводит пресс-служба слова руководителя проекта, младшего научного сотрудника лаборатории клеточной физиологии и патологии Елены Жарких.
Результаты исследования ученых ОГУ имени И. С. Тургенева помогут при разработке эффективных подходов к реабилитации пациентов. В целом проект поможет получить новые знания о природе и механизмах развития долгосрочных осложнений COVID-19 и лучших практиках их терапии. Данная информация может быть полезна не только для борьбы с COVID-19 и его последствиями, но и при возможных будущих инфекционных эпидемиях.
Кроме того, результатом выполнения проекта станет разработка нового метода диагностики нарушений в системе микроциркуляции крови и в окислительном метаболизме биологических тканей, основанного на применении новой распределенной системы анализаторов, реализующих безопасные оптические методы неинвазивной диагностики. Это поможет оценить вероятность развития микроциркуляторных и метаболических осложнений у пациентов, входящих в группы риска, а также осуществлять мониторинг эффективности проводимой терапии для минимизации неблагоприятных исходов.
Продолжение исследования
Проект ученых поддержан Российским научным фондом. В настоящее время исследователи набирают группу пациентов, переболевших разными формами COVID-19, чтобы оценить возникающие нарушения с учетом различного течения заболевания.
Источник: https://nauka.tass.ru/

Главные достоинства нового метода выявления вирусов — оперативность, простота и удобство в использовании. Он разработан учеными ИТМО совместно с НИИ гриппа имени А.А. Смородинцева.
Как известно, вирусы в организме человека выявляют с помощью ПЦР-диагностики или экспресс-тестов. Но на ПЦР нужно минимум четыре часа. А экспресс-тесты могут давать результат, по которому нельзя точно определить, человек переболел, болеет сейчас или здоров. К тому же оба способа предназначены для обнаружения лишь одного вида вируса. Предложенный учеными из Санкт-Петербурга метод универсален: он «заточен» на коронавирус, аденовирусы и вирусы гриппа А и B.
Суть технологии. У любого вируса есть белки, которые отвечают за его проникновение в здоровую клетку, что и вызывает заражение. Предлагается на эти белки направить луч лазера определенной длины волны и оценить, как она изменилась в спектре отраженного света. По разнице этих параметров можно идентифицировать вирусы.
Такое распознавание ученые доверили предварительно обученному искусственному интеллекту. Сейчас ему достаточно одной минуты, что назвать конкретного виновника инфекции. В экспериментах на концентрациях вируса точность доходила до 85%.
На основе этой технологии можно создавать установки для быстрого контроля за распространением вирусов. Ее можно поставить там, где большое скопление людей (вокзалы, аэропорты, торговые центры). Статья о разработке опубликована в журнале Biosensors.
Источник: https://rg.ru/

Ученые создали прибор для выявления признаков COVID-19 в выдохе с точностью 85%
Новый анализатор выдоха позволит определять заражение COVID-19 с высокой точностью. Об этом сообщает Колорадский университет в Боулдере.
С каждым выдохом люди выбрасывают более 1000 различных биологических молекул, которые становятся доступны для химического анализа. Они несут информацию о процессах внутри тела, и потому на протяжении многих лет ученые пытались использовать собак и крыс для диагностики различных заболеваний у людей. Однако если вещество способно почувствовать животное, его можно распознать и с помощью газоанализатора.
Теперь инженеры создали лазерный анализатор выдыхаемого воздуха, адаптированный для выявления признаков заражения COVID-19. В ходе испытаний авторы брали образцы дыхания у 170 студентов в период с мая 2021 года по январь 2022 года, каждый из которых прошел ПЦР-тест на ковид. Выяснилось, что результат ПЦР-теста и газоанализатора совпадает в 85% случаев, при том что анализ дыхания проводится в реальном времени. В отличие от взятия мазка из носа, этот метод неинвазивен и не требует воздержания от еды перед процедурой.
Единственным минусом этого прибора являются размеры — его можно сравнить с большим массивным столом, поскольку внутри него заключена система лазеров и зеркал. Однако в перспективе авторы надеются уменьшить его размеры до чипа, что сделает возможным непрерывную диагностику здоровья в реальном времени с помощью носимого устройства. Потенциально так можно будет выявлять не только COVID-19, но и рак и другие опасные заболевания.
Источник: https://www.gazeta.ru/

Исследователи из Орловского государственного университета (ОГУ) имени И. С. Тургенева представили новый алгоритм обработки данных, полученных с помощью метода лазерной спекл-контрастной визуализации. Этот метод используется для детального анализа микроциркуляции в сосудах головного мозга, позволяя эффективно фиксировать изменения кровотока. Предложенный алгоритм позволит детально анализировать физиологические механизмы регуляции кровотока, в том числе при различных патологических состояниях. Результаты исследования, поддержанного Российским научным фондом, опубликованы в журнале Biomedical Signal Processing and Control. О нем сообщает пресс-релиз Министерства высшего образования и науки.
В основе метода лазерной спекл-контрастной визуализации (ЛСКВ) – анализ интерференционных спекл-картин, образующихся на поверхности биологического объекта в результате рассеяния лазерного излучения. При исследовании микроциркуляции выбирают длины волн красного и инфракрасного спектральных диапазонов, так как они обеспечивают достаточную глубину зондирования биоткани для регистрации движения эритроцитов и мониторинга изменений кровотока. Метод ЛСКВ специалисты называют сравнительно простым и перспективным для исследования морфологических и функциональных изменений кровотока в биологических тканях in vivo. По словам ученых, преимущество метода заключается в возможности визуализации всей области исследования с высоким пространственным и временным разрешением.
«Ранее существующие алгоритмы в лазерной спекл-контрастной визуализации позволяли анализировать относительные изменения кровотока. Предложенный нами подход на основе спектральной обработки сигналов позволяет проводить картирование осцилляций кровотока. Это, в свою очередь, предоставляет информацию не только об интенсивности кровотока, но и о механизмах его регуляции, связанных с сердечной, дыхательной, миогенной и иной активностью в организме», – рассказал Виктор Дрёмин, старший научный сотрудник Научно-технологического центра (НТЦ) биомедицинской фотоники ОГУ имени И. С. Тургенева.
Для апробации нового алгоритма обработки данных были проведены исследования церебральной микроциркуляции лабораторного животного. По результатам эксперимента была показана возможность качественной визуализации микрососудов головного мозга, а также представлен частотный анализ зарегистрированных сигналов. Далее на основе проведенного частотного анализа данных исследователи продемонстрировали пространственное распределение осцилляций кровотока, ответственных за регуляцию микроциркуляции различными физиологическими механизмами.
Предложенный новый метод обработки и представления данных ЛСКВ может сыграть большую роль как в фундаментальной медицине для уточнения физиологических механизмов регуляции кровообращения, так и в клинической практике для разработки новых диагностических параметров, применимых в диагностике и лечении заболеваний нервной и микроциркуляторной систем. Также разработанный подход может быть полезен для изучения изменений периферического кровотока под воздействием различных факторов (нагрева, лазерного излучения) или при патологических состояниях организма, например, при сахарном диабете, когда происходят макро- и микрососудистые поражения с изменением характеристик кровотока
Источник: https://indicator.ru/

© 2024 Лазерная ассоциация

Поиск