Український Медичний Часопис
Издательство МОРИОН АПТЕКА online Компендиум Клиническая онкология Работа в медицине и фармации
Меню
  • Головна
  • Новини
  • Публікації
  • Свіжий номер
  • Архів
  • Фахові заходи
  • БПР
  • Протоколи та настанови
  • Інформація про видання
  • Вимоги до авторів
  • Автори
  • Організації
  • Рубрики
    Назад
    • Академія — дистанційна освіта on-line
    • Актуально
    • Без рубрики
    • Випадок з практики
    • Доказова медицина
    • Історія медицини
    • Клінічні випробування
    • Лікарю-практику
    • Медична етика
    • Медичне право
    • Менеджмент та маркетинг у сфері охорони здоров'я
    • На стику спеціальностей
    • Належна клінічна практика
    • Наукові дискусії
    • Організація охорони здоров'я
    • Оригінальні дослідження
    • Події та коментарі
    • Редакційна інформація
    • Рецензії
    • Стандарти та протоколи
    • Фармакоекономіка
    • Фахові заходи
  • Спеціальності
    Назад
    • Акушерство та гінекологія
    • Алергологія та пульмонологія
    • Ангіологія
    • Андрология
    • Анестезіологія та інтенсивна терапія
    • Викладачі
    • Гастроентерологія
    • Генетична та регенеративна медицина
    • Дерматологія та венерологія
    • Ендокринологія
    • Епідеміологія
    • Імунологія
    • Інструментальна діагностика
    • Інфекційні хвороби
    • Кардіологія, ревматологія
    • Кардіохірургія
    • Медицина невідкладних станів
    • Медичне право
    • Мікробіологія
    • Наркологія
    • Невідкладна допомога
    • Неврологія та психіатрія
    • Нейрофізіологія
    • Нейрохірургія
    • Неонатологія
    • Нефрологія та урологія
    • Онкологія, гематологія
    • Організація охорони здоров'я
    • Ортопедія та травматологія
    • Оториноларингологія
    • Офтальмологія
    • Педіатрія
    • Променева діагностика
    • Профілактична медицина
    • Радіаційна медицина, радіологія
    • Реабілітація
    • Реанімація
    • Сімейна медицина
    • Стоматологія
    • Терапія, загальна практика
    • Трансфузіологія
    • Фармакоекономіка
    • Фармакологія
    • Флебология
    • Фтизіатрія
    • Фтізіатрія
    • Функціональна діагностика
    • Хірургія
  • English
  • Рус/Укр
Український Медичний Часопис
Знайти...
  • Рубрики
  • Спеціальності
  • Академія — дистанційна освіта on-line
  • Актуально
  • Без рубрики
  • Випадок з практики
  • Доказова медицина
  • Історія медицини
  • Клінічні випробування
  • Лікарю-практику
  • Медична етика
  • Медичне право
  • Менеджмент та маркетинг у сфері охорони здоров'я
  • На стику спеціальностей
  • Належна клінічна практика
  • Наукові дискусії
  • Організація охорони здоров'я
  • Оригінальні дослідження
  • Події та коментарі
  • Редакційна інформація
  • Рецензії
  • Стандарти та протоколи
  • Фармакоекономіка
  • Фахові заходи
  • Акушерство та гінекологія
  • Алергологія та пульмонологія
  • Ангіологія
  • Андрология
  • Анестезіологія та інтенсивна терапія
  • Викладачі
  • Гастроентерологія
  • Генетична та регенеративна медицина
  • Дерматологія та венерологія
  • Ендокринологія
  • Епідеміологія
  • Імунологія
  • Інструментальна діагностика
  • Інфекційні хвороби
  • Кардіологія, ревматологія
  • Кардіохірургія
  • Медицина невідкладних станів
  • Медичне право
  • Мікробіологія
  • Наркологія
  • Невідкладна допомога
  • Неврологія та психіатрія
  • Нейрофізіологія
  • Нейрохірургія
  • Неонатологія
  • Нефрологія та урологія
  • Онкологія, гематологія
  • Організація охорони здоров'я
  • Ортопедія та травматологія
  • Оториноларингологія
  • Офтальмологія
  • Педіатрія
  • Променева діагностика
  • Профілактична медицина
  • Радіаційна медицина, радіологія
  • Реабілітація
  • Реанімація
  • Сімейна медицина
  • Стоматологія
  • Терапія, загальна практика
  • Трансфузіологія
  • Фармакоекономіка
  • Фармакологія
  • Флебология
  • Фтизіатрія
  • Фтізіатрія
  • Функціональна діагностика
  • Хірургія
Реклама у номері 1-2 (147-148) – I/IV 2022
  • Всі новини
2019-01-02 :
  • Лікарю-практику

Акустическая левитация — путь к бесконтактной хирургии

Савельева-Кулик Н.А.

  • Редакция «Украинского медицинского журнала»

Резюме. Новые разработки в сфере ультразвуковых технологий микрохирургии и целевой точечной терапии

Голографические технологии в биологии и медицине

Ранее было известно, что в технологии, названной голографическим оптическим пинцетом, применяется сфокусированный свет для независимого манипулирования несколькими объектами без прямого контакта с ними. В современных условиях указанная технология находит свое применение в таких биомедицинских исследованиях и задачах, как измерение константы спирали ДНК, силы натяжения моторного белка кинезина или для акцепции вещества в тех или иных физических состояниях. В отличие от голографической оптической системы, технология акустического пинцета основана на применении силы звуковой волны для захвата частиц в большем масштабе — в объемах от микрометров до сантиметров. Однако предыдущие реализации подобной акустической технологии не обеспечивали возможность индивидуального контроля выполняемых манипуляций.

В инновационном исследовании, проведенном научными сотрудниками Факультета инженерии Бристольского университета (Faculty of Engineering, University of Bristol), Великобритания, и Публичного университета Наварры (The Public University of Navarre), Испания, была представлена практическая реализация голографического акустического пинцета. Применяя массив звуковых излучателей, ученые продемонстрировали возможность проектирования и генерации звукового поля для индивидуальной манипуляции набором из нескольких десятков частиц. Было показано, что подобная технология позволяет применять приложения в бесконтактной сборке как в микрометровом, так и в сантиметровом масштабе, а также создавать дисплеи, в которых пиксели являются левитирующими частицами. Статья по материалам исследования опубликована в издании «Proceedings of the National Academy of Sciences» 17 декабря 2018 г.

Оптика и акустика в медицине будущего

Комментируя практическую значимость своей работы, авторы объяснили, что разработка акустического пинцета основана на применении интенсивности звуковой волны для манипулирования веществом без непосредственно прямого контакта с ним. Технологию акустического пинцета отличают уникальные характеристики по сравнению с ранее успешно применяемыми оптическими пинцетами. В частности, акустический пинцет отличают такие особенности, как большая сила захвата на единицу входной мощности и способность манипулировать объектами от микрометра до сантиметровой шкалы. Кроме того, акустический пинцет позволяет охватить более широкий спектр образцов материалов в различных средах. По словам авторов, драматическим достижением в области оптических пинцетов стала разработка голографических оптических пинцетов, которые позволили осуществлять независимые манипуляции с несколькими частицами, что стало основой разработки ряда приложений для сборки трехмерных микроструктур и исследования морфометрических характеристик мягких тканей.

В новой работе, спустя 20 лет после разработки голографических оптических пинцетов ученые представили инновационную модель голографического акустического пинцета. В экспериментальном исследовании авторы продемонстрировали бортовую систему голографического акустического пинцета с частотными характеристиками ультразвукового диапазона (40 кГц), реализованную с использованием двух фазированных решеток с 256 излучателями, позволяющими манипулировать более чем 25 частицами миллиметрового диапазона одновременно. Ученые отметили, что при рассмотрении в масштабе длины волны голографический акустический пинцет обеспечивает возможности управления микрообъектами, аналогичные голографическому оптическому пинцету, однако сохраняя при этом свои уникальные характеристики. Результаты, полученные в экспериментальном исследовании, по мнению авторов, демонстрируют несомненные преимущества применения голографических акустических пинцетов в новых формах объемных дисплеев, в процессах сборки микрочастиц в микрометровом и миллиметровом масштабе, а также для позиционирования и ориентации нескольких объектов — например в биомедицинских технологиях и в бесконтактной микрохирургии в частности.

Перспективы акустических технологий в терапии и хирургии

Исследователи подчеркнули, что акустический пинцет обладает возможностями, аналогичными оптическим пинцетам — технологии, за которую авторам-разработчикам в 2018 г. была присуждена Нобелевская премия в области физики. Оптический пинцет основан на применении лазеров, улавливающих и транспортирующих микрочастицы. Тем не менее акустические пинцеты имеют преимущество перед оптическими системами, учитывая специфику тончайших манипуляций в тканях человека. Так, например, луч лазера распространяется лишь в прозрачных средах, что затрудняет их применение в биологических тканях. С другой стороны, ультразвук нашел свое широкое применение в медицинской диагностической, терапевтической и хирургической практике, поскольку может безопасно и неинвазивно проникать в биологические среды. Еще одним преимуществом акустических голографических пинцетов является то, что акустические устройства в 100 000 раз эффективнее по сравнению с оптическими системами.

В заключение профессор кафедры машиностроения Бристольского университета Брюс В. Дринкуотер (Bruce W. Drinkwater) отметил: «На первый взгляд, поистине, может казаться, что новейшие достижения физики направляют технологические разработки в сферы футуристически звучащей реальности. Однако в действительности технология акустического голографического пинцета предполагает, что эта система в конечном итоге будет использоваться для акустического сшивания внутренних повреждений или целевой доставки лекарств в те или иные органы тела человека. Оптический пинцет — это фантастическая технология, однако она всегда опасно близка к гибели перемещаемых клеток. Обращаясь к звуку, мы прикладываем те же силы, но с гораздо меньшим количеством связанной энергии. В настоящее время существует множество приложений, которые требуют клеточных манипуляций, и акустические системы идеально подходят для реализации этих целей».

  • Marzo A., Drinkwater B.W. (2018) Holographic acoustic tweezers. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Dec. 17 [Epub. ahead of print].

Наталья Савельева-Кулик

Коментарі
Без коментарів » Додати свій
Залишити коментар

Якщо ви помітили помилку, виділіть текст з помилкою і натисніть Ctrl + Enter, щоб повідомити про це.
Ключові слова:
бесконтактная хирургия, голографический акустический пинцет, голографический оптический пинцет, диагностика, микрохирургия, ультразвук, ультразвуковые технологии, целевая терапия
Спеціальності:
Акушерство та гінекологія, Ортопедія та травматологія, Хірургія
Перегляди: 204
Украинский медицинский журнал

Видавництво «Моріон»
Редакція і видавництво: 02140, г. Київ, просп. Бажана 10А
Тел : +380 (44) 585-97-10

Спеціалізоване медичне онлайн-видання для лікарів, молодих фармацевтів, студентів медичних і фармацевтичних вишів.
Обмеження відповідальності

Издательство МОРИОНmorion.ua АПТЕКА onlineapteka.ua Компендиум — справочник лекарств №1compendium.com.ua