Учёные Саратовского национального исследовательского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского (СГУ) совместно с китайскими и французскими коллегами повысили эффективность метода диагностики рака кожи.
Для диагностики в онкологии используют оптические методы – неинвазивные методы визуализации тканей с помощью света. Предлагаемый учёными метод основан на управлении оптическими свойствами слоёв кожи, такими как поглощение и рассеяние света. Кожа сильно рассеивает свет, это снижает контрастность изображения тканей и глубину проникновения света и, таким образом, затрудняет клиническое применение оптических методов. Чтобы свет проходил через защитный барьер эпидермиса и нижележащие ткани и достигал более глубоких слоёв, на поверхность кожи наносят специальную смесь – оптический просветляющий агент на основе биосовместимых веществ, например, сахаров, спиртов, жирных кислот или органических растворителей. Эти агенты заменяют собой внутритканевую жидкость (воду), делая ткань оптически более однородной, тем самым уменьшая рассеяние и позволяя свету проникать глубже в ткань.
Учёные СГУ, университета Лотарингии и Хуажонгского университета науки и технологии разработали биосовместимый просветляющий агент, улучшающий светопроницаемость кожи. Он состоит из смеси полиэтиленгликоля-400, пропиленгликоля и олеиновой кислоты. Агент менее токсичен по сравнению с аналогами и увеличивает яркость и контрастность изображений оптической когерентной томографии по всей глубине кожи. Исследования проводились на добровольцах.
Физики выяснили, что новый агент эффективен в сочетании с разработанным комплексом физических и химических усилителей проницаемости эпидермиса – микродермабразией, олеиновой кислотой и ультразвуком (Microdermabrasion Oleicacid Ultra Sound Effect – MOUSE). Открытие позволит существенно улучшить чувствительность по глубине методов оптической визуализации и спектроскопии для диагностики рака кожи. Учёные готовы внедрять новую технологию в клиническую практику.
«Существует много просветляющих агентов, и их можно и нужно синтезировать или комбинировать для различных применений. Наша сила в том, что мы понимаем физику процессов и можем общими усилиями разработать нужный агент или найти неожиданное применение хорошо известным веществам, например, используемым в рентгенографии МРТ-контрастировании или УЗИ-визуализации. У трёх научных групп примерно равные научно-исследовательские возможности, но у каждой есть доступ к уникальной приборной базе. Наши исследования дополняют друг друга и способствуют плодотворному сотрудничеству», – рассказал заведующий кафедрой оптики и биофотоникиИнститута физики СГУ, член-корреспондент РАН Валерий Тучин.
Исследования были поддержаны рядом международных грантов, включая грант РФФИ 20-32-90043 «Мультимодальное исследование патологических образований кожи in vivo для целей оптической диагностики и терапии», французский грант «Contrat Plan Etat Région IT2MP» «Технологические инновации, моделирование и персонализированная медицина» и грант Национальной лиги борьбы с раком. По результатам исследований учёные подготовили 13 устных докладов на международных конференциях, опубликовали главу в книге «Handbook of Tissue Optical Clearing: New Prospects in Optical Imaging» и 3 статьи в международных журналах: «Biomedical Optics Express», «Journalof Biophotonics» и «Journal of Biomedical Optics».
Результаты исследований учёные презентовали на международных форумах в Китае: XIII Asia Communications and Photonics Conference и XV International Photonics and Optoelectronics Meetings. Учёные России, Франции и Китая Вальтер Блондель, Марин Амуру, Сергей Зайцев, Валерий Тучин, Элина Генина и Дан Жу рассказали об эффективности оптического просветления кожи человека с помощью разработанных биосовместимых агентов и оптической когерентной томографии.
Совместные исследования российских и зарубежных учёных в области оптической диагностики патологических образований ведутся более пяти лет. В ноябре 2023 года Российский научный фонд и Государственный фонд естественных наук Китая поддержали это направление фундаментальных и поисковых научных исследований научной группы на следующие три года в рамках проекта «Разработка оптических методов для изучения гликированности и гемодинамики биологических тканей при сахарном диабете».