Научный коллектив из Саратовского государственного университета имени Чернышевского и Хуачжунского университета науки и технологий смог получить четкие изображения внутренней структуры тканей как животных, так и человека.

По словам авторов исследования, разработанный универсальный метод устранения рассеяния света в тканях позволяет значительно повысить качество изображения в оптическом диапазоне. Результаты работы были опубликованы в журнале серии Science BMEF. Этот метод решает проблему недостаточной глубины зондирования биологических тканей, что делает его особенно привлекательным, так как видимый свет не вызывает повреждений в клетках живых организмов.

Руководитель исследования с российской стороны, член-корреспондент РАН Валерий Тучин, отметил, что на множестве экспериментальных примеров было продемонстрировано успешное применение метода как в фундаментальной биологии, так и в прикладной медицине. Он позволяет визуализировать отдельные клетки в мозге мелких животных без необходимости делать тонкие срезы тканей, что существенно расширяет возможности оптического инструментария.

Тучин привел простой пример, объясняющий принцип работы метода: если капнуть глицерин или масло на чистый лист бумаги, который рассеивает свет, то он станет прозрачным в этой области, что позволяет увидеть, что находится за ним. Это демонстрирует, как структура тканей может стать более однородной и менее рассеивающей свет, что способствует формированию четкого изображения.

Технология уже находит применение в фундаментальной биологии, и некоторые компании начали выпускать специальные оптические системы и наборы просветляющих агентов. Они позволяют получать высококонтрастные изображения внутренних структур органов мелких животных. Также рассматривается возможность использования метода для диагностики и терапии различных заболеваний, включая онкологические и когнитивные.

Новизна работы российских ученых заключается в продвижении метода в ультрафиолетовую и терагерцовую области спектра, что расширяет его возможности для выявления и лечения заболеваний. В зависимости от длины волны излучения и используемого метода визуализации или спектроскопии эффективность метода может увеличиваться в несколько раз. В рамках исследования было достигнуто двадцатикратное увеличение эффективности.

Работа выполняется в рамках стратегического R&D проекта СГУ имени Н.Г. Чернышевского, который направлен на развитие технологий персонализированной медицины. В настоящее время коллектив ученых также работает над проектом, посвященным разработке оптических методов для изучения гликированности и гемодинамики биологических тканей при сахарном диабете с поддержкой Российского научного фонда.