Новосибирские ученые создают лазер для биомедицинской диагностики

Новосибирские ученые создают лазер для биомедицинской диагностики - РИА Сибирь
Фото: ria-sibir.ru





В Институте вычислительных технологий СО РАН совместно с двумя научными организациями новосибирского Академгородка идут работы над медицинским прибором нового поколения.

Современная медицина всё больше применяет неинвазивные методы диагностики, наиболее известными из которых являются томография и УЗИ. Но они позволяют выявить признаки патологии на уровне целого органа или его части, а в ряде ситуаций важно обследовать отдельно взятые клетки или даже молекулы. Инструментом микроскопического уровня станет волоконный лазер, создаваемый в рамках интеграционного проекта с участием Института вычислительных технологий СО РАН, Института автоматики и электрометрии СО РАН и Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН при поддержке министерства науки и высшего образования РФ.

"Получать изображение микроуровня тканей, контуров и "содержимого" клеток позволяет, в принципе, лазерный источник, генерирующий ультракороткие импульсы с длиной волны вблизи 1,3 микрометра для многофотонной флуоресценции, - сказала научный сотрудник Института вычислительных технологий, кандидат физико-математических наук Анастасия Беднякова . - Названная длина волны попадает в так называемое окно прозрачности воды, в котором обеспечивается существенно большая глубина проникновения излучения в исследуемый материал и, таким образом, возможна визуализация биологических объектов микронного же размера на достаточной глубине от поверхности тела".

Для ученых важно создать такой лазер, чтобы не допустить термического повреждения живой ткани во время диагностической процедуры.

"Импульсы лазера должны быть очень короткими, суб-пикосекундной или фемтосекундной длительности, - отметила Анастасия Беднякова. - И при этом они должны обладать высокой пиковой мощностью. До недавнего времени волоконные источники фемтосекундных импульсов с длиной волны генерации вблизи 1,3 микрометра существовали только в проектах. Теперь волоконный лазер с подобными характеристиками создан в Институте автоматики и электрометри. Почему именно волоконный? Это один из наиболее молодых и бурно развивающихся типов лазеров. Они обладают высоким качеством и стабильностью излучения, не требовательны в обслуживании, а главное – компактны, что особо важно для медицины: в перспективе речь может идти о выпуске портативных приборов".

Если снаружи лазер в упакованном виде выглядит как коробочка, то внутри он гораздо сложнее, это, как говорят его создатели, "многопараметрическая нелинейная физическая система".

"Создание конкретных экспериментальных приборов требует длительного научного поиска, который зачастую нельзя реализовать в эксперименте в силу дороговизны или отсутствия необходимых компонентов, а также большого количества оптимизационных параметров. Другой проблемой является ограниченное разрешение экспериментальных измерительных инструментов и отсутствие возможности напрямую снимать внутрирезонаторные характеристики излучения. То есть создан прибор с несколькими базовыми характеристиками, но многое из его «внутренней жизни» (а мы говорим о перспективном воздействии на тело человека) нам не известно или не понятно – например, возможности дальнейшего улучшения характеристик импульса и фундаментальные ограничения на них. Поэтому на этапе создания и оптимизации новых волоконных лазеров эффективным решением является использование методов математического моделирования. Наш институт отвечает как раз за моделирование и за теоретическую часть в целом, ИАиЭ – за прибор как таковой и его экспериментальные исследования, ИХБФМ станет проводить эксперименты на биологических объектах", - пояснила Анастасия Беднякова .

Уже построена численная модель волоконного лазера. Можно назвать её "цифровым двойником" лазерной установки, построенной учеными из Института автоматики и электрометрии. С помощью модели ученые наблюдают распространение оптического импульса внутри лазерного резонатора, что позволяет оптимизировать его характеристики в соответствии с предъявляемыми требованиями, использовать для цифрового проектирования.

Источник: http://www.ict.nsc.ru/ru/



 
По теме
Уважаемые коллеги! Пожалуйста, ознакомьтесь с приказом ректора СибГУТИ, который регламентирует работу университета с 4 по 30 апреля 2020 года.

04.04.2020
 
Студенты новосибирских вузов рассказали о плюсах и минусах нового учебного формата Студенты говорят, что кому-то дистанционное обучение помогло осваивать материал в удобном темпе, но многие считают,

04.04.2020
Послабление получат те, кто пострадал из-за распространения коронавируса Документ опубликован на портале правовой информации Фото: Kremlin.ru Сегодня Владимир Путин подписал закон о кредитных каникулах для заемщиков,

04.04.2020
Закончить работы хотят к декабрю 2021 года На строительство школы уже объявили аукцион Фото: Ольга Бурлакова В Новосибисрке в микрорайоне Родники на улице Михаила Немыткина хотят построить школу на 1100 человек.
НГС.Новости
05.04.2020
1 апреля, в День смеха или, если хотите, День дурака, случайно или по чьей-то воле совпавшего с Днем математика, юмористический клуб Механико-математического факультета НГУ много лет подряд проводил первоапрельский капустник.
02.04.2020 Газета Навигатор
Автобаза загорелась в селе Новосибирской области - ГТРК Новосибирск Подвоз воды организовали от ближайшего гидранта Как сообщили в группе «АСТ-54» в соцсети «ВКонтакте», пожар произошёл в субботу, 4 апреля 2020 года, на автобазе по улице Озёрная, 22 в селе Барышево Новосибирского района.
ГТРК Новосибирск
05.04.2020
Николай Григорьевич ГРАЩУК, владелец прав на управление ТС с 1962 года Технический прогресс несет человечеству неоценимую помощь в улучшении жизни.
01.04.2020 Советская Сибирь
«Ведомости» увидели сегодня тех, кто видел тех, кто болеет коронавирусом Пока весь мир «сходит с ума» от коронавируса, работники подстанции «Скорой помощи» Ленинского района Новосибирска утверждают:
02.04.2020 Газета Ведомости
Волонтёрский центр партии «Единая Россия» по противодействию распространению коронавируса расширяет спектр услуг, оказываемых жителям Новосибирской области.
03.04.2020 Сибирский репортер
Дочь известного актера, выросшего в Кузбассе, не может улететь в США - Сибкрай.ru Дочь режиссера и известного актера Владимира Машкова, выросшего в Кузбассе, Мария призналась в нарушении предписанного властями карантина и рассказала, как уже дважды за последнее время не смогла улететь в Америку из России.
Сибкрай.ru
05.04.2020
В музей в тапочках - Газета Эпиграф Несмотря на то, что на время эпидемии московские музеи закрыты для посещения, жители столицы все еще могут посетить их онлайн.
Газета Эпиграф
04.04.2020
Девочки не прошли этап поединков Девочки были в команде Полины Гагариной  Фото: 1tv.ru 2 школьницы из Новосибирской области не прошли в финал шоу «Голос.Дети» на Первом канале.
НГС.Новости
04.04.2020
Светлана ФРОЛОВА Фото Игоря ШАДРИНА Уникальная выставка художника-воина путешествует по Новосибирской области Не только в России,
01.04.2020 Советская Сибирь
Подготовила Светлана ФРОЛОВА Фото Алексея ТАНЮШИНА Испытано на себе: как мы на карантине смотрим спектакли и слушаем концерты онлайн Новосибирск ушел на «вирусные каникулы»,
01.04.2020 Советская Сибирь
Услышать «Тангейзера», увидеть «Звёздную ночь», насладиться игрой Сергея Маковецкого:
01.04.2020 Газета Ведомости
Открыть оригинальное изображение - Министерство труда и занятости Руководители промышленных предприятий и строительных компаний обязаны взять на себя ответственность за полное исполнение комплекса санитарных и защитных мер.
Министерство труда и занятости
04.04.2020