托国立研发了一种分析危重患者生物组织的新方法
28.06.2021

托国立生物物理学家们与印度和台湾的同事们合作研发了研究糖尿病、肿瘤病理学等严重疾病患者生物组织的新方法。作为一种工具,科学家们使用非线性光学显微镜的方法,它提供了大量关于患者组织变化的新数据。这些数据将有助于创建有效的治疗方法并确定例如伤口愈合不良的原因。研究结果发表在美国物理学会自1931年以来出版的高端期刊《Journal of Applied Physics》(Q2)上。这篇文章被选为本期的中心主题,并放在封面上。

该文章之一的作者,托国立生物物理学院生物光子学实验室负责人,托国立生物医学研究所执行主任尤里·基斯坦约夫解释说:“在对生物组织进行分析的基础上进行的疾病诊断中,有两点很重要:关于结构和分子组成的信息,即蛋白质和其他物质的组成和数量,多数情况下,传统显微镜仅提供有关组织结构的信息,但是强大的飞秒激光器的出现导致了非线性显微镜方法的出现,使人们能够研究生物物质中的微妙影响。”

使用这些方法,您可以看到各种蛋白质(弹性蛋白、胶原蛋白等)的分布,评估细胞内的新陈代谢(例如,能量代谢)和其他参数。在文章中,作者广泛的描述了诊断能力,这些诊断能力打开了非线性显微镜的个别方法及其组合的使用。

作为一个例子,托国立科学家引用了与淋巴水肿患者伤口愈合相关的研究结果,淋巴水肿是一种严重的病理,通常在对许多肿瘤疾病进行根治性治疗后发生。

尤里·基斯坦约夫解释说:“对于健康组织,伤口愈合没有问题。但是在出现严重疾病的情况下,例如糖尿病,再生过程有其自身的特点,并且经常被延迟,并伴有并发症。要了解如何有效解决此类问题,您需要了解此类患者的组织中发生了哪些与规范的偏差。它们可以通过非线性显微镜方法来进行检测。”

因此,在模拟大鼠的实验中出现淋巴水肿的情况下,托国立生物物理学家们揭示了胶原蛋白分布的紊乱和其他分子的不规则组合,这可能是伤口愈合不良的原因。

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用于生物医学应用的无标记多模态非线性光学显微镜”一文中呈现的研究成果将帮助医学物理学领域的科学家们创造用于疾病诊断的新技术。使用生物光子方法获得的数据将成为新治疗方法的基础。

《应用物理杂志》的编辑也强调了来自俄罗斯、印度和台湾的一队科学家们研究工作的重要性,并选择了一本出版物作为该期的封面。在给作者的一封信中,编委会感谢他们选择该期刊发表研究成果,并希望尽快看到新的文章。

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补充道,生物医学是托木斯克国立大学成功开发的优先研究领域之一。科学家们的最新发展包括几种结合生物光子学和人工智能方法的新诊断技术。例如,在一个大型跨学科项目的框架内,创建了一种基于血液检测诊断甲状腺肿瘤的新方法,与显微外科医生研究所的工作人员们共同开发了一种淋巴水肿早期的诊断工具

当今,托国立的科学家们分别与来自莫斯科国立大学、高级经济学院、萨拉托夫国立大学、西伯利亚国立医科大学和俄罗斯科学院激光与信息技术研究所的同事们一起实施一个大型项目,该项目将提供有关冠状病毒的新基础数据。在研究过程中,专家们会找出决定病毒从一个人传播到另一个人的高能力的因素。

此外,研究人员还获得了俄罗斯联邦政府的巨额资助,用于开发三种新的病毒和细菌感染非侵入性诊断方法。新技术的主要工具将是现代光谱学和机器学习方法。创新检测方法将识别病原体所需的时间从几天减少到几分钟。