• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
19 июня
Институт прикладной физики РАН
202

Российские ученые предложили новый вариант диагностики состояния биотканей

4.4

Исследователи из Института прикладной физики имени А. В. Гапонова-Грехова РАН совместно с коллегами из Института фотонных технологий РАН предложили новый вариант оптической когерентной эластографии с использованием осмотически индуцированных деформаций (OИД-OКЭ). Это альтернатива традиционному методу оптической когерентной эластографии, в котором для выявления различий упругих свойств биотканей используется их механическая компрессия. Такое воздействие не всегда можно реализовать. В подобных ситуациях новый метод поможет достаточно просто, оперативно и безопасно диагностировать состояние биотканей.

H&E окрашивание (А) контрольного образца, (Б) обработанного в течение двух часов трипсином, (В) обработанного в течение пяти часов трипсином и (Г) обработанного в течение суток трипсином хряща / © Юлия М. Александровская и др., Journal of Biophotonics

Оптическая когерентная эластография (ОКЭ) – один из методов визуализации упругих свой биологических тканей, начиная с масштабов несколько десятков микрон, на которых уже можно считать, что группа клеток формирует определенный тип ткани. Метод ОКЭ основан на анализе изображений оптической когерентной томографии (ОКТ), получаемых при деформировании биоткани.

При ОКЭ-диагностике с помощью оптической когерентной томографии визуализируют вспомогательные деформации в исследуемой биологической ткани. Какими они будут определяет подход ОКЭ. Например, в волновом подходе используются сдвиговые или поверхностные упругие волны. В так называемом компрессионном варианте оптической когерентной эластографии вспомогательный стимул – это давление на ткань поверхностью самого ОКТ-зонда.

Однако зачастую воздействовать на образец становится проблематично. Ситуацию также усложняет неидеально плоская поверхность биологических тканей, которая становится причиной неоднородности воздействия на образец. При стандартных подходах ОКЭ необходимы вспомогательные технические средства для создания и контроля параметров стимулов. Все это значительно усложняет диагностику.

Предложенный новый вариант ОИД-ОКЭ в значительной степени решает отмеченные выше проблемы. В этом варианте используется осмотический агент (например, раствор глицерина, с определенной концентрацией), который наносят на поверхность образца, вызывая его деформацию.

В качестве исследуемого материала для демонстрации возможностей нового метода были использованы образцы свиного реберного хряща. Для хрящевых тканей важной является проблема обнаружения патологических изменений, связанных с деградацией содержания протеогликанов. В проведенном исследовании такая деградация была смоделирована обработкой хрящевых образцов специальным ферментом – трипсином. Этот фермент расщепляет основные белки протеогликанов – макромолекул, ответственных за поддержание свойств межклеточного вещества. Благодаря такой обработке различной длительности были смоделированы различные стадии естественного разрушения хрящевой ткани.

На подготовленные образцы реберных хрящей наносился осмотически активный раствор (в данном случае использовали 30-процентный водный раствор глицерина). Возникающие при этом осмотические деформации были визуализированы с помощью спектрального ОКТ-прибора, разработанного и изготовленного в ИПФ РАН.

По сравнению с обычными структурными ОКТ изображениями, эластографические данные, полученные разработанным в ИПФ РАН оригинальным методом, оказались намного более информативными. На обычных структурных ОКТ-изображениях поврежденные ткани практически не отличались от контрольных образцов. А эластографический анализ осмотически-индуцированных деформаций позволил выявить явные различия между контрольной и экспериментальной группами, а также и различия между степенями повреждения в экспериментальной группе образцов.

Разработанный новый вариант ОКТ-эластографии может быть использован не только для хрящей, но и других типов тканей для экспресс-оценки их состояния. Это позволяет дополнить или даже заменить значительно более сложное и долгое стандартное гистологическое исследование. В частности, такой метод дает возможность быстрее исследовать хрящевые ткани, используемые для имплантирования, позволяя уменьшить длительность операций и количество хирургических вмешательств в целом.

Результаты исследования, проведенного при поддержке гранта Российского научного фонда, опубликованы в Journal of Biophotonics.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
ФИЦ ИПФ РАН — одна из ведущих российских научных организаций, с 2016 года является Федеральным исследовательским центром. Располагается в самом центре Нижнего Новгорода. Ежегодно здесь реализуется более 300 исследований, в том числе по крупным федеральным программам. У нас проводятся исследования по физике плазмы, геофизике, лазерной физике и гидроакустике, а также по рентгеновской оптике, наноматериалам, упрочняющим и ресурсосберегающим технологиям.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Вчера, 14:02
Татьяна

Больше 10 лет Curiosity ищет свидетельства обитаемости Марсе. В его арсенале — инструменты для анализа горных пород и минералов, сформированных в эпохи, когда Красная планета была пригодна для органической жизни. И вот новое открытие: на пути к пику Шарп в ударном кратере Гейла марсоход впервые обнаружил кристаллы серы — необходимого строительного элемента белков.

Вчера, 11:31
ПНИПУ

День металлурга в 2024 году россияне отмечают 21 июля. Ученые Пермского Политеха рассказали, какой металл самый распространенный, какой — не утонет в воде, где можно встретить титан, можно ли потрогать обедненный уран, что опаснее — вдохнуть или проглотить ртуть, есть ли ее безопасный аналог и какой элемент не существует в чистом виде.

Позавчера, 19:04
Александр Березин

По уточненным данным, для свода Международной космической станции с орбиты компания Илона Маска использует сильно измененный грузовой корабль, имеющий рекордно большое количество двигателей (больше, чем у любого другого корабля в истории). Однако это не будет Starship, хотя для него такая задача в теории была бы проще.

15 июля
Александр Березин

Авторы нового исследования впервые показали, что круглые провалы в лунной поверхности не просто близки к многокилометровым пещерам на естественном спутнике Земли, но и располагают тоннелями, ведущими в глубину.

16 июля
Александр Березин

Традиционное представление о роли человека в земных экосистемах известно: он нарушает их нормальную работу и снижает биоразнообразие. Однако первая попытка изучить следы пыльцы за последние 12 тысяч лет принесла скорее противоположные данные — как минимум для континентов, полностью расположенных в Северном полушарии.

16 июля
Татьяна

Аппарат «Кассини», работавший на орбите Сатурна с 2004 по 2017 год, детально картировал его крупнейший спутник — Титан. Выяснилось, что ближе к полярным областям на поверхности есть моря и озера с жидкими углеводородами, куда впадают пополняемые атмосферными осадками реки. По мере изучения этой информации у исследователей возникло все больше вопросов. Каков состав жидкости и что определило очертания береговых линий? Воспользовавшись данными радарной съемки, американские ученые уточнили состав морей Кракена, Лигеи и Пунги и описали свойства их поверхностей.

25 июня
Игорь Байдов

Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

21 июня
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

1 июля
Александр Березин

Необычный биологический вид, по оценке авторов новой научной работы, пригоден для заселения четвертой планеты без каких-либо предварительных условий — уже в том виде, в котором он существует сейчас. Поскольку речь идет о фотосинтетическом организме, он способен нарабатывать существенное количество кислорода. Интересно, что кандидат на терраформирование Марса сохранил жизнеспособность после месяца в жидком азоте.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно