О методах, техниках и технологиях, разрабатываемых и внедряемых в современной биомедицине, кировчанам рассказала Анастасия Фроня, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры полупроводниковой квантовой электроники и биофотоники Инженерно-физического института биомедицины НИЯУ МИФИ. Событие прошло 20 апреля в Информационном центре по атомной энергии (ИЦАЭ) Кирова

Перед лекцией Анастасия провела игру «Как устроен мир: вещества для биомедицины» для тех, кто хотел погрузиться в тему через практику.

Вместе с экспертом участники вспомнили, какие вещества есть в живом организме и что углерод – один из наиболее важных биогенных химических элементов, который часто называют «основой жизни на Земле», а «строительным кирпичиком» ДНК и РНК является нуклеотид и т.д. Далее игроки обсудили, на развитие каких органов и систем влияют разные витамины и минералы и откуда их можно получить.

Затем участники установили соответствия между различными веществами и медицинскими процедурами, в которых они применяются. Так, гости узнали, что оксид цинка нужен для защиты от ультрафиолетового излучения, а фтордезоксиглюкоза необходима при прохождении позитронно-эмиссионной томографии.

Завершилась игра строительством модели наноконтейнера для доставки лекарств в органы человека. Участники сделали свои конструкции из пластилина и зубочисток. Одна команда предположила, что доставить лекарства можно с вирусом, другая построила фуллерен.

Затем горожан ждала открытая лекция о современной биомедицине. Биомедицина – это раздел медицины, изучающий с теоретических позиций организм человека, его строение и функцию в норме и патологии, патологические состояния, методы их диагностики, коррекции и лечения.

Современная медицина нацелена на сохранение здоровья и увеличение продолжительности жизни, формирование и внедрение здоровьесберегающих технологий. К направлениям развития относятся медицинская физика, биофизика, ядерная медицина, наномедицина, биофотоника, 3D-биопринтинг.

Первый из способов – лучевая диагностика и терапия. К ней относится компьютерная томография (КТ), магнитно-резонансная томография (МРТ) и позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ). Так, для МРТ используется сигнал ядер водорода (протонов), т.к. в человеческом организме они присутствуют в огромном количестве в составе воды и других веществ.

«Для проведения МРТ-исследования объект помещается в мощное, статическое, однородное магнитное поле, которое создаёт внутри объекта макроскопическую ядерную намагниченность. В МРТ самым важным фактором в формировании изображения является скорость восстановления ядер после воздействия радиоволн (скорость релаксации). Этот способ больше нацелен на визуализацию кровеносных сосудов, мягких тканей. В результате можно спрогнозировать инсульт или инфаркт. К тому же ограничений по прохождению МРТ нет», — подчеркнула Анастасия.

Говоря про ПЭТ, Анастасия отметила, что в этом способе обязательно используется радиофармпрепарат, который вводится в организм. Наиболее широко распространённым в онкологии является 18F-ФДГ («ПЭТ с глюкозой»). «Таким образом, радиоактивный изотоп накапливается в тканях, обладающих высокой метаболической активностью. Да, при таком способе вы получаете небольшую дозу, но зато сможете понять с высокой точностью, есть ли у вас новообразования и проблемы с организмом», — подчеркнула спикер.

Следующий способ – адронная терапия. Адронная терапия – это лечение тяжелыми частицами: протонами, нейтронами и мезонами. «Главный прорыв, который адронная терапия привнесла в лечение онкозаболеваний, — это возможность воздействовать на облучаемую опухоль, а не на пациента. Ускоренные частицы (протоны или ядра углерода) при облучении опухоли можно с точностью направить в участок поражённых тканей и «запрограммировать» на полную остановку на определённой глубине. Это совместная работа физиков, радиологов, врачей, программистов.

Отличительная особенность ещё одного направления в биомедицине – тераностики – заключается в том, что при этом способе за один акт воздействия проводится и диагностика, и терапия. Преимущества тераностики в том, что здесь используется минимальное количество введения препаратов.

Особый интерес у зрителей вызвал рассказ о нанотехнологиях. Так, наночастицы по размеру сравнимы с крупными органическими молекулами и выступают в роли «наноконтейнеров». Они способы перемещаться в организме с током крови, находить заболевание и проникать внутрь клеток.

Зрители узнали о кремниевых наночастицах. «За 72 часа кремний накапливается и, растворяясь, освобождает нужный препарат. Кроме этого, кремний есть в нашем организме, и организм не воспринимает его как что-то чужеродное», — рассказала Анастасия.

«Что важно для нанотехнологий?» — задала вопрос зрителям спикер. Это биосовместимость с организмом, условие вывода из организма, а также доступность.

Говоря о следующем способе – лазерах в медицине, Анастасия отметила, что они отличаются многоплановостью, комплексностью и разнообразием. Лазеры активно применяются в офтальмологии, хирургии (сшивании биотканей), экологии (очистке воды и воздуха).

В завершение спикер рассказала о 3D-биопринтинге. Это создание объёмных моделей на клеточной основе с использованием 3D-печати, при которой сохраняются функции и жизнеспособность клеток. «Сейчас мы можем печатать аналог любой ткани, чтобы потом ими замещать органы человека», — подчеркнула спикер. Так, в 2015 году российские учёные успешно пересадили мыши напечатанную на 3D-биопринтере щитовидную железу. В качестве печатного материала использовались взятые у мышей клетки.

Один из зрителей, приведя в пример эксперимент с овечкой Долли с последующим запретом на клонирование людей, спросил, что может являться рубежом в 3D-печати? «Ограничения уже есть. Мы можем печатать только отдельные ткани и органы», — ответила спикер.

«Технологии развиваются, но здоровье – это дело самого человека. Нужно проходить диспансеризацию, потому что чем раньше мы можем что-то диагностировать, тем лучше. Человек – главный инициатор своей жизни», — ответила учёный на вопрос о том, реально ли прожить до 140 лет.

Запись лекции доступна в группе ВКонтакте ИЦАЭ Кирова https://vk.com/myatom_kirov в разделе «Видеозаписи лекций»