Лазер открывает секреты крови

Ученым давно известно, что больные или поврежденные красные клетки крови - эритроциты - отличаются от здоровых по форме. Здоровые эритроциты имеют форму диска с небольшой выемкой посередине. Больные клетки часто меняют форму, становясь раздутыми или, вместо выемки, приобретают по центру отверстие. Быстрое определение формы эритроцитов может упростить диагноз многих болезней. Новая технология, названная фотоакустической спектроскопией, позволит узнать о состоянии клеток крови, не проливая ни одной ее капли.

Команда исследователей из Университета Райерсон в Торонто получила высококачественные снимки красных кровяных телец с помощью высокочастотного ультразвука. Метод основан на принципе фотоакустики, согласно которому образец, поглощая свет, отдает часть энергии в виде звуковых волн высокой частоты. При этом лазерный луч направляют на поверхность ткани, а дальше его энергия распространяется внутрь образца в виде теплового излучения, вызывающего термоупругое расширение, которое и производит высокочастотный ультразвук (~ 100 МГц). Поскольку "звучание" объекта в первую очередь зависит от его формы, по анализу отраженного звука можно узнать, как он выглядит.

Хотя фотоакустика уже давно применяется в медицине и биологии, ее еще не использовали для изображения клеток крови. Ранее фотоакустическиея спектроскопы работали с частотой звука менее 100 МГц. Таких частот, как утверждает Майкл Колиос, физик из Университета Райерсон, хватает лишь на то, чтобы подтвердить сам факт наличия клетки, однако мало, чтобы разглядеть ее форму.

Команда Колиоса усовершенствовала сенсор спектроскопа настолько, что теперь он может работать с частотами более 100 МГц. Как утверждает ученый, полученные изображения настолько четкие, что по ним можно легко распознавать форму, а значит и состояние кровяных телец. Теперь ученые активно работают над дальнейшим усовершенствованием этой технологии, чтобы из лабораторий ее можно было перенести в госпитали и диагностические центры.

Ближайшей перспективой фотоакустической спектроскопии эритроцитов может стать оценка крови для переливания, хранящейся в больницах и банках крови. «В отличие от молока, которое сегодня еще пригодно для употребления, а завтра уже скисло, качество крови для переливания ухудшается постепенно на протяжении всех 42 дней, во время которых живы эритроциты», - объясняет Джейсон Акер, ученый, который тестирует эту технологию для применения в Канадском центре переливания крови. Хотя кровь для переливания проходит ряд тестов, включая тест на гемоглобин, белые кровяные тельца и отсутствие бактерий, пока не существует методики оценки общего качества крови. По мнению Акера, именно такое «общее качество» и позволяет оценить фотоакустическая спектроскопия. В целом, этот метод позволит сильно расширить возможности ранней и неинвазивной диагностики многих заболеваний.