Сколтех — новый технологический университет, созданный в 2011 году в Москве командой российских и зарубежных профессоров с мировым именем. Здесь преподают действующие ученые, студентам дана свобода в выборе дисциплин, обучение включает работу над собственным исследовательским проектом, стажировку в индустрии, предпринимательскую подготовку и постоянное нахождение в международной среде.

Предложен новый оптоакустический метод для определения содержания воды в кожном покрове

Исследователи Сколтеха и Медицинского отделения Техасского университета (США) показали, как при помощи оптоакустического метода можно отслеживать содержание воды в коже. Предложенный метод имеет широкие перспективы применения в медицине, в частности, в травматологии, дерматологии и в косметологии. Результаты исследования опубликованы в Journal of Biophotonics.

jbio202000363-fig-0001-m

Избыток или, наоборот, нехватка воды в кожном покрове человека может быть признаком различных патологий, например, отека, вызванного скоплением жидкости, или обезвоживания, которое также может вызывать проблемы, в том числе косметического характера. Сейчас для мониторинга содержания воды в коже используются электрические, механические и спектроскопические методы, однако точных неинвазивных методов, которые удовлетворяли бы клиническим требованиям по разрешающей способности и глубине зондирования, до сих пор не существует.

Аспирант Центра Сколтеха по фотонике и квантовым материалам (CPQM) Сергей Перков и его коллеги решили проверить, может ли оптоакустический метод применяться в клинической практике. В процессе оптоакустического мониторинга ткань подвергают воздействию импульсного светового излучения. При поглощении излучения происходит термоупругое расширение ткани, которое служит источником ультразвукового сигнала. Предыдущие исследования показали, что метод оптоакустической спектроскопии позволяет определять содержание гемоглобина, меланина и воды в тканях. В данной работе исследователи решили выяснить, можно ли этот метод использовать на моделях (фантомах) тканей и на коже добровольца in vivo.

«Метод оптоакустической спектроскопии безопасен для клинического использования, поскольку количество поглощаемой биологической тканью энергии, необходимой для детекции акустического сигнала, относительно невелико. Преимущество оптоакустической спектроскопии в сравнении с другими оптическими методами заключается в том, что лазерное излучение необходимо доставить до поглощающего его участка ткани (области интереса), который в дальнейшем является источником ультразвукового сигнала (в мегагерцовой области), ослабление которого биологических тканях не столь значительно, по сравнению со светом. При использовании чисто оптических методов лазерное излучение (рассеянное или отраженное) несущее полезную информацию об объекте должно пройти обратный путь от области интереса до оптического детектора, что сопровождается существенными потерями», − поясняет соавтор статьи, профессор Сколтеха Дмитрий Горин.

Исследователи приготовили двухслойные модели (фантомы) ткани кожи из желатина и молока, а в некоторых из них, изменив содержание воды, имитировали отек под эпидермисом. Они также протестировали оптоакустический метод на запястьях здорового добровольца без признаков отека. Полученные данные хорошо согласуются с ранее опубликованными данными о содержании воды в коже, полученными другими методами. Исследователям также удалось определить оптимальные длины волн для оптоакустического мониторинга содержания воды в коже.

На следующем этапе исследователи планируют провести аналогичные эксперименты in vivo на реальных отеках, а также использовать несколько длин волн лазера для генерации сигнала, чтобы попытаться получить количественную оценку количества воды в различных слоях кожи. Дальнейшие исследования будут проводиться в сотрудничестве с профессором Медицинского отделения Техасского университета (UTMB Galveston) Ринатом Есеналиевым.

 

Контакты:
Skoltech Communications
+7 (495) 280 14 81

Tweet about this on Twitter0Share on Facebook0Pin on Pinterest0Share on Tumblr0Share on VK