Биофотоника

Развитие источников лазерного излучения с уникальными свойствами и новых прецизионных методов оптической диагностики стало основой для появления нового научно-технологического направления, получившего название «оптический биоимиджинг». Первым методом оптического биоимиджинга, доведенным до клинической практики, была оптическая когерентная томография (ОКТ). Для зондирования в ОКТ используется излучение длинноволновой части видимого диапазона спектра или ближнего ИК-диапазона, которое может проникать в биоткань на глубину до нескольких сантиметров и является неинвазивным вследствие малой величины энергии оптического кванта и незначительной мощности (несколько милливатт) источника излучения. При таких мощностях зондирующей волны прием рассеянных назад, строящих изображение фотонов возможен с глубины 1–2 мм, что достаточно для локации приповерхностных слоев биоткани. Внутренняя структура биологических объектов характеризуется разнообразием оптических коэффициентов рассеяния и поглощения в данном диапазоне длин волн, что принципиально для формирования высокого контраста различных элементов изображения и отличает ОКТ от других методов визуализации. В настоящее время продолжаются исследования и разработки, направленные на развитие метода ОКТ.

Разработка высокоспецифичных флуоресцентных маркеров дала толчок к развитию нового направления биомедицинской визуализации – флуоресцентного молекулярного имиджинга, масштаб исследования которого варьируется от субклеточного уровня до уровня целого организма. Сегодня флуоресцентный молекулярный имиджинг широко используется в доклинических экспериментальных исследованиях. Диффузионная флуоресцентная томография позволяет восстанавливать трехмерное распределение флуорофора в живых объектах размером до нескольких сантиметров с разрешением около 1 мм (исследования на лабораторных животных, диагностика заболеваний молочной железы и др.). Для предварительно просветленных образцов биотканей с размерами до 1 см разработан метод флуоресцентной ультрамикроскопии, позволяющий получать трехмерное распределение флуорофора с микронным разрешением.