Каменский Владислав Антониевич, Зав. лабораторией, старший научный сотрудник, кандидат наук
Литвак Александр Григорьевич, директор ИПФ РАН, академик, доктор наук
Описание
Группа биофотоники ИПФ РАН занимается развитием методов построения оптических изображений биотканей с 1994 г. и является одним из признанных мировых лидеров в этой области. За прошедшее время по тематике группы опубликовано более 200 научных работ, защищено более 15 диссертаций. Разработки касаются нескольких быстро развивающихся методов оптического биоимиджинга, таких как оптическая когерентная томография (ОКТ), оптическая диффузионная томография (ОДТ), диффузионная флуоресцентная томография (ДФТ) и многофотонная флуоресцентная микроскопия (МФМ).
По направлению ОКТ в ИПФ РАН впервые в мире были созданы уникальные компактные томографы, в том числе для эндоскопических применений, и атласы ОКТ изображений тканей человека. Первое поколение томографов сертифицировано, начато их внедрение в клиническую практику. Технология защищена многочисленными патентами. Разработка физических принципов создания оптической когерентной томографии отмечена Государственной премией РФ в области науки и техники. ОКТ (или ее разновидность – оптическая когерентная микроскопия) применяется для исследования клеточных слоев или групп клеток с пространственным разрешением 1-15 мкм на глубину до 2 мм. Для повышения диагностической эффективности метода разрабатывается технология кросс-поляризационной оптической когерентной томографии (КП ОКТ), позволяющая регистрировать не только коэффициент рассеяния микронеоднородностей биоткани, но и способность тканей к деполяризации зондирующего излучения, что может быть важно для дифференциальной диагностики доброкачественных и злокачественных состояний. Также разрабатывается методика контрастирования ОКТ изображений с использованием наноразмерных агентов (золотые, углеродные наночастицы и др.), увеличивающих уровень чувствительности и специфичности до молекулярного.
По направлению ОДТ в ИПФ РАН создана установка для обнаружения рака молочной железы на ранних стадиях и изучения органических и функциональных состояний головного мозга. В настоящее время данный метод проходит доклинические испытания в РФ (ИПФ РАН) и является аналогом коммерческих установок, создаваемых за рубежом (Hamamatsu, Siemence). Метод ОДТ определяет поглощающие и рассеивающие неоднородности внутри биоткани на основе обработки сигнала от прошедшего через ткань лазерного излучения. Применение источников излучения на нескольких длинах волн дает возможность не только локализовать неоднородности в биотканях, но и определять их компонентный состав (окси-, дезоксигемоглобин, вода, липиды), поскольку эти вещества имеют различную зависимость коэффициента поглощения от длины волны. В медицине и биологии их концентрация является традиционным клиническим индикатором состояния организма.
По направлению ДФТ в ИПФ РАН в 2006 г. создана и апробирована одна из первых в мире установок для трехмерного биоимиджинга с использованием красных флуоресцирующих белков DsRed2, DsRed-Express, Turbo-RFP (Институт биохимии им. Баха РАН), являющихся уникальными генетическими маркерами для изучения молекулярных процессов в живых клетках. Метод ФДТ позволяет получать изображения внутренних структур биологических объектов, меченных флуорофорами, на большой глубине (до 5-10 см в ИК диапазоне и до 1-2 см в видимом диапазоне), определять размеры опухолевого очага и может быть использован при проведении модельных исследований, связанных с анализом роста или регресса опухолевых тканей.
По направлению МФМ в ИПФ РАН проводятся первые исследования на МФМ установке с применением коллоидных полупроводниковых нанокристаллов (квантовых точек) на основе CdSe, CdTe, Si, C, TiО2. МФМ как метод субклеточной визуализации позволяет получать трехмерные изображения флуоресцирующих структур на глубине до 400 мкм с разрешением 0.1-3 мкм, используя в качестве подсветки излучение ИК-диапазона, что дает ему ряд важных преимуществ перед традиционной конфокальной микроскопией. Благодаря степенной зависимости многофотонной флуоресценции от интенсивности подсветки область флуоресценции резко локализована, за счет чего достигается высокое разрешение метода.
Эти методы уже продемонстрировали свою практическую значимость, а ОКТ и ОДТ реализованы в первых сертифицированных клинических приборах, среди применений которых особое место занимает диагностика новообразований в онкологии.
Уникальное оборудование
Портативный волоконно-оптический томограф с разрешением 12-15 мкм
Система лазерной сканирующей микроскопии с фемтосекундным Ti:Sa лазером для двухфотонной накачки
Установка для оптической диффузной томографии на волнах фотонной плотности на длинах волн 0.84 мкм и 0.98 мкм с частотой модуляции 120 Мгц
Установка для флуоресцентной оптической диффузной томографии на длине волны 0.53 мкм
Экспериментальная установка для изучения биотканей методами КП ОКТ, на длинах волн 1.3 мкм, разрешением 10 мкм
Оборудование
Осциллографы, ФЭУ
Портативная техника (компьютеры, принтеры, сканер)
I.V. Turchin, I.V. Balalaeva, R.B. Vasil’ev, V.P. Zlomanov, V.I. Plehanov, A.G. Orl, M.S. Kleshnin, M.V. Shirmanova, S.G. Dorofeev, and D.N. Dirin, "Imaging of QDs-labeled tumors in small animals by fluorescence diffuse tomography" // Laser Phys. Lett., 2006, 3 (4), 208 - 211
I.V. Turchin, V. I. Plehanov, A. G. Orlova, V. A. Kamenskiy, M. S. Kleshnin, M. V. Shirmanova, N. M. Shakhova, I. V. Balalaeva, and A. P. Savitskiy, "Fluorescence Diffuse Tomography of Small Animals with DsRed2 Fluorescent Protein" // Laser Physics, 2006, 16 (5), 741 - 746
R. V. Kuranov, V. V. Sapozhnikova, I. V. Turchin, E. V. Zagainova, V. M. Gelikonov, and V. A. Kamensky, L. B. Snopova, N. N. Prodanetz, "Complementary use of cross-polarization and standard OCT for differential diagnosis of pathological tissues" // OPTICS EXPRESS, 2002, 10 (15), 707 - 713
Результаты 1 этапа конкурса тьюторов Подведены итоги 1 этапа конкурса тьюторов. Всем участникам конкурса рекомендуется реализовать тему в форме школьного проекта и представить ее на конкурс школьных проектов в рамках VI Всероссийской Интернет - олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее".
Графен делает водку крепче Сотрудники лаборатории Андрея Гейма открыли уникальную особенность мембраны на основе оксида графена - избирательное пропускание молекул воды. Подобная особенность может разрешить наиболее актуальную проблему, стоящую перед человечеством - недостаток пресной воды.
Так ли запрещены запрещенные переходы?
Уточникова Валентина Владимировна Очень часто на конференциях даже самого высокого уровня приходится слышать, как участники, будто заученное заклинание, произносят одни и те же слова, будучи совершенно не в состоянии объяснить значение произносимых слов. Одним из таких заклинаний является «снятие запрета в комплексах тяжелых металлов из-за спин-орбитального взаимодействия». Какого запрета? Насколько тяжелых металлов? И что же такое – это волшебное спин-орбитальное взаимодействие? Давайте разберемся.
Особенности люминесценции комплексов лантанидов
Уточникова Валентина Владимировна Нанометр регулярно публикует новости и статьи о достижениях в области люминесценции комплексов лантанидов. В чем же заключается их особенность? Почему эти соединения выдвигают в отдельный ряд, обособив не только от комплексов легких металлов, но и от комплексов d-элементов?
Это специальный опрос для учителей и представителей школ, которых мы просим оценить значимость предлагаемых материалов, мероприятий и перспективы их дальнейшего совершенствования на пути эффективного взаимодействия школ и ВУЗов. В опросе могут также участвовать школьники, студенты и аспиранты, особенно со своими критическими замечаниями в комментариях.
Проектная деятельность школьников становится все более популярной, фактически превращается в "обязаловку" для школ и их воспитанников. При этом, что это такое и как с этим быть, знают не очень многие. Этот небольшой опрос ставит себе целью оценить, как сейчас понимаются вопросы проектной деятельности всеми потенциальными участниками этого непростого процесса.
Непопулярный опрос о давно наболевшей проблеме... а также небольшое обсуждение, к чему это все может привести и как с проблемой бороться... если еще можно бороться. Как всегда, обещаем, что если что - то интересное выйдет, попробуем использовать стагнирующий "Нанометр" для борьбы за светлое будущее, конечно же, и с Вашей помощью тоже...
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся
в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.
