Чимало важких хвороб можна подолати, – для цього потрібно лише діагностувати їх на ранніх стадіях і призначити правильне лікування. Нові методи та пристрої для ранньої діагностики розробляють науковці Чернівецького національного університету імені Юрія Федьковича. Їх проєкт «Новітні методи і системи багатофункціональної Мюллер-матричної поляризаційної і флуоресцентної томографії мікро та наноструктури мереж біологічних кристалів» переміг у конкурсі «Підтримка досліджень провідних і молодих учених» Національного фонду досліджень України і до війни отримував грантове фінансування.
– Не так давно було виявлено, що лазерне світло під час взаємодії з об’єктами живої та неживої природи змінюється, – розповідає керівник проєкту, завідувач кафедри комп’ютерних наук університету імені Юрія Федьковича Юрій Ушенко. – Зміни властивостей світла можуть багато що сказати про об’єкт, який опромінюється. Ці зміни вивчає лазерна поляриметрія.
Інакше кажучи, науковці ніби розв’язують обернену задачу: опромінюють об’єкт, реєструють світло, яке пройшло крізь нього, і за змінами цього світла дізнаються про характеристики об’єкта.
Команда, яка виконує проєкт, працює в особливому напрямку лазерної поляриметрії – біометричній оптиці. Дослідники вивчають, як змінюється лазерне світло при опроміненні біологічних тканин та рідин, які хвороби воно дозволяє виявити, міркують, як зробити діагностику недорогою.
– Таку діагностику називають по-різному: оптично-когерентною томографією, біомедичною та оптичною поліметрією. Обладнання для цієї діагностики виготовляють за кордоном і коштує воно дорого, – продовжив розповідь Юрій Олександрович. – Ми ж плануємо сконструювати прилад, який буде дешевшим, ніж закордонні, але не менш ефективним.
Українські дослідники одночасно вивчають можливості і поляризаційної, і флуоресцентної томографії. Співрозмовник пояснив, що звичайна лазерна поляриметрія чудово працює з мікроструктурами, але не ефективна на рівні наноструктур. А зміни, які необхідно «запеленгувати», часто відбуваються саме на цьому рівні. Наприклад, за змінами молекул білків можна відстежити ранні стадії формування ракової пухлини. Відстежити зміни на рівні наноструктур допоможе флуоресцентна томографія.
– Хочу пояснити читачам, що таке флуоресценція, – каже пан Юрій. – Уявіть, що ми опромінюємо біологічну тканину синім чи блакитним лазерним світлом. Лазерне випромінювання збуджує молекули та атоми і вони перевипромінюють світло, але на іншій довжині хвиль. Об’єкт поглинає синє світло, а перевипромінює, наприклад, зелене чи червоне.
Світло, яке перевипромінюється, також є частково поляризованим. За ступенем цієї поляризації, за словами науковця, можна зробити висновок про концентрацію певних сполук і, відповідно, про наявність тієї чи іншої хвороби.
Проєкт, який виконують науковці з Чернівців, є одночасно і фундаментальним, і прикладним. «Ми робимо крок вперед у розумінні структури об’єктів м’якої матерії. На основі результатів досліджень будуть створені недорогі вітчизняні прилади для діагностики змін в біологічних тканинах та рідинах», – зазначив науковець.
До початку повномасштабного вторгнення науковці встигли розробити методи і системи лазерної поляриметричної і флуометричної діагностики та апробувати їх у лабораторії університету. Переконалися, що розроблені методи справді ефективні (86-95 відсотків правильних діагнозів). Результати роботи оприлюднили у високорейтингових міжнародних журналах.
– Ці дослідження дуже трудомісткі, потрібно було опрацювати сотні зразків (вдячні за ці зразки Буковинському державному медичному університету!), узагальнити статистичні дані в різних групах, визначити, які саме параметри змінюються, – продовжує розповідь Юрій Ушенко. – Потім – порівняти ці дані зі зразками тканин пацієнтів, діагноз яких підтверджено. У підсумку ми встановили, які параметри змін відповідають конкретним хворобам.
У 2022 році команда планувала виконати третій, завершальний етап проєкту: створити лабораторний макет і провести його клінічні випробування. Війна завадила цим планам, але вчені сподіваються завершити роботу після відновлення фінансування.
– Ми маємо необхідне обладнання і плануємо скласти новий пристрій – лазерний поляризаційний флуориметр, – наголосив Юрій Ушенко. – Випробувати флуориметр плануємо в клініці Angelholm (з якою маємо відповідний договір). Далі – ліцензування та введення пристрою в експлуатацію.
Недороге обладнання для діагностики сьогодні дуже потрібне, зокрема, для реабілітації військових. Науковці переконані, що нові флуориметри допоможуть діагностувати мінно-вибухові травми й пошкодження суглобів та контролювати процес реабілітації.
Щоб пришвидшити створення приладу, науковці продовжили працювати і під час війни – виконували дослідження, систематизували дані.
– Радий, що нам вдалося зберегти команду, – додав Юрій Олександрович. – Це молоді науковці, які наполегливо працюють і вносять свій вклад у перемогу.
Світлана ГАЛАТА
