Биофизики ТГУ в кооперации с индийскими и тайваньскими коллегами разработали новые подходы для исследования биологических тканей пациентов с тяжёлыми заболеваниями, такими как сахарный диабет, онкопатологии и другими. В качестве инструмента ученые используют методы нелинейной оптической микроскопии, которая даёт большой объём новых данных об изменениях, происходящих в тканях пациентов. Эти данные помогут создавать эффективные методы лечения и выявлять, например, причины плохого заживления ран. Результаты исследований изложены в высокретийнговом журнале Journal of Applied Physics (Q2), издаваемом Американским институтом физики с 1931 года. Статья выбрана центральной темой номера и размещена на его обложке. 

– В диагностике заболеваний, проводимой на основе анализа биотканей, важны два момента: информация о структуре и молекулярном составе, т.е. составе и количестве белков и других веществ, – объясняет один из авторов статьи, заведующий лабораторией биофотоники ФФ ТГУ, исполнительный директор Института биомедицины ТГУ Юрий Кистенёв. – Традиционная микроскопия в большинстве случае даёт информацию только о структуре тканей. Но появление мощных фемтосекундных лазеров привело к появлению методов нелинейной микроскопии, позволяющих исследовать тонкие эффекты в биологической материи. 

С помощью этих методов можно увидеть распределение различных белков (эластина, коллагена и других), оценить метаболизм внутри клетки (например, энергетический обмен) и другие параметры. В статье авторы описывают широкие диагностические возможности, которые открывает использование отдельных методов нелинейной микроскопии и их комбинации. 

В качестве одного из примеров учёные ТГУ приводят результаты исследований, связанных с ранозаживлением у пациентов с лимфедемой – тяжелой патологией, которая часто развивается после радикального лечения ряда онкологических заболеваний. 

– Когда речь идёт о здоровых тканях, проблем с заживлением ран нет. Но при наличии тяжёлых патологий, например, сахарного диабета, процесс регенерации имеет свои особенности и нередко затягивается, протекает с осложнениями, – говорит Юрий Кистенёв. – Чтобы понимать, как эффективно решать подобные проблемы, нужно знать, какие отклонения от нормы развиваются в тканях таких пациентов. Выявить их могут методы нелинейной микроскопии. 

Так, в случае с лимфедемой в эксперименте, смоделированном на крысах, биофизики ТГУ выявили дезорганизацию распределения коллагена и другие нарушения молекулярного состава, которые могут быть причиной плохого заживления ран.

122.jpg 

Результаты исследований, изложенные в статье «Label-free multimodal nonlinear optical microscopy for biomedical applications», помогут другим учёным, занимающимся медицинской физикой, создавать новые технологии для диагностики заболеваний. Данные, полученные с помощью методов биофотоники, станут основой для новых лечебных подходов.

Важность исследовательской работы группы учёных из России, Индии и Тайваня отметила и редакция Journal of Applied Physics, выбрав публикацию для обложки номера. В письме авторам редакция благодарит их за выбор журнала для публикации результатов исследования и выражает надежду вскоре увидеть ещё одну новую статью. 

333.jpg 

Добавим, что биомедицина является одним из приоритетных научных направлений, успешно развиваемых в Томском госуниверситете. Среди последних разработок учёных – несколько новых технологий диагностики, сочетающих методы биофотоники и искусственного интеллекта. Например, в рамках большого междисциплинарного проекта создан новый подход к диагностике опухолей щитовидной железы, основанный на анализе крови; совместно с сотрудниками НИИ микрохирурги и разработан инструмент для ранней диагностики лимфедемы. 

Сейчас учёные ТГУ вместе с коллегами МГУ, ВШЭ, СГУ, СибГМУ и ИПЛИТ РАН реализуют масштабный проект, который позволит получить новые фундаментальные данные о коронавирусе. В ходе исследований специалисты выяснят факторы, обуславливающие высокую способность вируса к передаче от одного человека другому. 

Помимо этого исследователи получили мегагрант Правительства РФ на разработку трёх новых подходов к неинвазивной диагностике вирусных и бактериальных инфекций. Главными инструментами в новых технологиях выступят современные методы оптической спектроскопии и машинного обучения. Инновационные подходы позволят уменьшить время, необходимое на выявление патогенов, с нескольких дней до нескольких минут. 

Источник: ​www.tsu.ru

Похожие новости

  • 10/03/2021

    Изучение планктона цифровой голографической камерой поможет экологии

    Ученые лаборатории радиофизических и оптических методов изучения окружающей среды РФФ ТГУ нашли способ определять загрязнения водоемов по планктону. Основной инструмент – цифровая голографическая камера.
    442
  • 18/06/2021

    Формирование экосистемы молодежного технологического предпринимательства обсуждают в Томске

    Глава ТПУ Андрей Яковлев представил факторы и целевые рамки развития технологического предпринимательства в университетах на стратегической сессии «Проектирование региональной экосистемы молодежного технологического предпринимательства» в Томске.
    744
  • 19/02/2021

    "Купол" от ТУСУРа будет "разруливать" движение дронов и самолетов

    ​​Томский университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) и Фонд перспективных исследований в рамках проекта "Купол" создадут интеллектуальную систему управления опытным районом полетов беспилотных авиасистем (БАС) в Томской области, сообщил 18 февраля РИА Томск замгубернатора по экономике Андрей Антонов.
    347
  • 03/03/2021

    Новый материал для лечения сложных ожогов разрабатывают химики ТГУ

    Молодой ученый химического факультета Томского госуниверситета Олеся Лапуть работает над созданием материала, способствующего ускорению регенерации повреждённых кожных покровов. Основным инструментом для достижения этой цели выступает обработка потоками низкотемпературной плазмы, модифицирующей поверхность импланта.
    689
  • 04/03/2021

    Биомедицина и изменение климата: что будут изучать томские учёные в рамках Большого университета

    ​В рамках проекта "Большой университет" томские ученые планируют проводить совместные исследования в области изменения климата. Также будут проводиться исследования в области биомедицины, синтетической биологии, будут изучаться новые материалы и их свойства.
    310
  • 13/11/2019

    Томские ученые научили компьютерную модель выявлять рак простаты

    ​Ученые лаборатории биофотоники ТГУ совместно с онкологами ТНИМЦ разработали новый подход к диагностике аденокарциномы — злокачественной опухоли предстательной железы. Для выявления онкопатологии и определения стадии заболевания в данном подходе используется искусственный интеллект.
    1004
  • 17/06/2021

    Медики и инженеры создают базу данных больных с нейродегенеративными заболеваниями в Томской области

    Коллектив ученых Томского политехнического университета, Сибирского государственного медицинского университета и НИИ медицинской генетики Томского НИМЦ проводят исследования виральности и вариативности нервно-психических расстройств болезни Паркинсона и болезни Гентингтона больных Томской области.
    542
  • 16/03/2021

    LUWRAIN от ТГУ поможет детям с нарушениями зрения изучать биологию

    В томской школе-интернате для учащихся с нарушениями зрения начинаются занятия с использованием учебно-методического комплекса на основе информационных технологий LUWRAIN, развиваемого в Томском госуниверситете.
    312
  • 29/12/2020

    Дмитрий Седнев: «Наша школа играет роль интегратора»

    ​Директор Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности ТПУ Дмитрий Седнев поделился результатами, которых достиг коллектив школы в 2020 году, и рассказал о целях и задачах на будущий год.
    1119
  • 25/06/2021

    Специалисты России и Германии обсудили, как обеспечить контроль ИИ

    ​Российские и немецкие специалисты в области информационных технологий в рамках воркшопа «Искусственный интеллект и право» обсудили ряд актуальных проблем, связанных с использованием ИИ в разных сферах человеческой жизни.
    543