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. Однако 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 ИВТ 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. Руководят совместным проектом академик Михаил Петрович Федорук (от ИВТ СО РАН), член-корреспондент РАН Сергей Алексеевич Бабин (ИАиЭ СО РАН) и доктор биологических наук Елена Ивановна Рябчикова (ИХБФМ СО РАН).
 
«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, — рассказала научный сотрудник ИВТ СО РАН кандидат физико-математических наук Анастасия Евгеньевна 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».
 
Исследовательница отметила, что важно не допустить термического повреждения живой ткани во время диагностической процедуры, поэтому импульсы должны быть очень короткими, суб-пикосекундной или фемтосекундной длительности, и при этом 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 ИАиЭ СО РАН. 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 многопараметрическая нелинейная физическая система, — рассказала Анастасия Беднякова. — 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».
 
«Мною уже построена численная модель волоконного лазера, — констатировала Анастасия Беднякова. — Можно назвать её цифровым двойником лазерной установки, построенной коллегами из ИАиЭ, поскольку с помощью модели мы наблюдаем распространение оптического импульса внутри лазерного резонатора, что позволяет оптимизировать его характеристики в соответствии с предъявляемыми требованиями, то есть использовать для цифрового проектирования».
 
Пресс-служба ИВТ СО РАН

Источники

Лазер нового поколения, позволяющий изучать отдельные клетки и молекулы, создан в Новосибирске
Новосибирские новости (nscn.ru), 23/03/2020
Ученые ИВТ СО РАН создают лазер для биомедицинской диагностики
Infopro54.ru, 23/03/2020
Ученые ИВТ СО РАН создают лазер для биомедицинской диагностики
Seldon.News (news.myseldon.com), 23/03/2020
Ученые ИВТ СО РАН создают лазер для биомедицинской диагностики
Наука в Сибири (sbras.info), 23/03/2020
Лазер нового поколения, позволяющий изучать отдельные клетки и молекулы, создан в Новосибирске
Interfax (interfax-russia.ru), 23/03/2020
Новосибирские ученые создают лазер для биомедицинской диагностики
Институт автоматики и электрометрии (iae.nsk.su), 24/03/2020
Проект для завтрашней медицины
Академгородок (academcity.org), 24/03/2020
Проект для завтрашней медицины
Seldon.News (news.myseldon.com), 24/03/2020
Ученые ИВТ СО РАН создают лазер для биомедицинской диагностики
Сибирское отделение Российской академии наук (sbras.ru), 24/03/2020
Новосибирские ученые создают лазер для биомедицинской диагностики
РИА Сибирь (ria-sibir.ru), 25/03/2020
В России создают лазер для биомедицинской диагностики нового поколения
RepeatMe.ru, 29/03/2020
В России создают лазер для биомедицинской диагностики нового поколения
News2 (news2.ru), 29/03/2020
В России создают лазер для биомедицинской диагностики нового поколения
Newstes.ru, 29/03/2020
В России создают лазер для биомедицинской диагностики нового поколения
Eadaily.com, 29/03/2020
В России создают лазер для биомедицинской диагностики нового поколения
1k.com.ua, 28/03/2020
Новости медицины будущего. Новосибирские ученые создают лазер для биомедицинской диагностики.
News-Life (news-life.pro), 05/04/2020
Новости медицины будущего. Новосибирские ученые создают лазер для биомедицинской диагностики.
Russia24.pro, 05/04/2020

Похожие новости

  • 14/09/2017

    10-я Всероссийская конференция «Физика ультрахолодных атомов»

    ​18-20 декабря 2017 года в новосибирском Академгородке (ИАиЭ СО РАН) состоится 10-я Всероссийская конференция «Физика ультрахолодных атомов». О конференции Всероссийская конференция "Физика ультрахолодных атомов" является ежегодным научным форумом, имеющим целью обсуждение новых теоретических и экспериментальных результатов в области лазерного охлаждения атомов и ионов, оптических стандартов частоты, ультрахолодных Бозе- и Ферми-газов, нелинейной лазерной спектроскопии.
    2921
  • 04/04/2019

    «Швабе» и Сибирское отделение РАН разрабатывают новый интерферометр

    ​Новосибирское предприятие холдинга «Швабе» Госкорпорации Ростех и Институт автоматики и электрометрии СО РАН приступили к реализации совместного проекта. Стороны создают прецизионное цифровое измерительное устройство высокой точности для контроля изготовления оптических компонентов.
    580
  • 29/12/2018

    Провожая 2018-й: об интересных, ярких и значимых исследованиях сибирских ученых

    ​Специалисты из лаборатории биоинформатики Института вычислительных технологий СО РАН разработали программное обеспечение для создания моделей организма человека и его частей, например сердечно-сосудистой системы.
    1836
  • 26/05/2017

    Статья новосибирского ученого о новом типе волоконных лазеров опубликована в журнале Nature Communications

    ​​Заведующий лабораторией волоконных лазеров НГУ, старший научный сотрудник ИАиЭ СО РАН Дмитрий Чуркин вместе с коллегами из Университета Астон Марией Сорокиной и Шурикантом Сугаванамом опубликовали работу, посвященную актуальной теме: исследованию спектральных корреляций в случайном волоконном лазере.
    2404
  • 08/12/2016

    Инвестиционные структуры под эгидой ГК «Ростех» заинтересовались разработками сибирских ученых

    В новосибирском Академгородке прошло совещание руководства Сибирского отделения РАН и ведущих экспертов академических институтов с делегацией «РТ-Развитие бизнеса» (дочерняя компания госкорпорации «Ростех») и «GIP Group» (партнер ГК «Ростех» по венчурному бизнесу).
    2162
  • 20/12/2018

    Заседание Президиума СО РАН 20 декабря 2018 года

    ​Повестка заседания президиума СО РАН 1. Кадровые вопросы: 1.1. О согласовании кандидатур на должность руководителей ИИ СО РАН и ФИЦ ФТМ, подведомственных Минобрнауки России 1.2. О составе редакционной коллегии журнала «Философия науки» СО РАН чл.
    1617
  • 06/09/2016

    В Новосибирске проходит VII Российский семинар по волоконным лазерам

    В новосибирском Академгородке 5 сентября начался VII Российский семинар с международным участием по волоконным лазерам. Семинар является научным форумом, имеющим целью представление последних достижений и обмен мнениями между русскоязычными учёными, работающими в области волоконных лазеров в ведущих зарубежных и российских исследовательских, технологических и образовательных центрах.
    2713
  • 06/03/2019

    ИТ СО РАН договаривается с индустриальными партнерами о размещении установки по переработке отходов

    ​Проект — создание Центра отработки технологий обращения с твердыми коммунальными отходами или «Система обращения с твердыми коммунальными отходами» — вошел в концепцию «Академгородок 2.0». Он согласован на заседании президиума СО РАН, одобрен в правительстве области, пояснила InfoPro54 начальник отдела инновационной, прикладной и внешнеэкономической деятельности Института теплофизики СО РАН Людмила Перепечко.
    906
  • 24/05/2017

    Омские промышленники интересуются разработками СО РАН

    ​​Делегация представителей высокотехнологичной индустрии Омской области посетила институты новосибирского Академгородка. Свыше 20 главных инженеров, конструкторов и специалистов омских предприятий — ФНПЦ «Прогресс», «Омское машиностроительное КБ», «Омсктрансмаш», «Высокие технологии» и «Омский НИИ приборостроения» (ОНИИП) — встретились с председателем Сибирского отделения РАН академиком Александром Леонидовичем Асеевым и его советником доктором физико-математических наук Геннадием Алексеевичем Сапожниковым.
    2246
  • 21/02/2020

    Член-корреспондент РАН Сергей Бабин: Пермь может стать фотонной столицей России

    ​​В Перми начала работу всероссийская стратегическая сессия по фотонике. Её участниками в течение трёх дней работы станут более 100 представителей ведущих российских промышленных предприятий, вузов, научных организаций, институтов развития, представители федеральных и региональных органов исполнительной власти.
    601