ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ОПТОАКУСТИЧЕСКОЙ ПРОТОЧНОЙ ЦИТОМЕТРИИ

В современных биомедицинских исследованиях наблюдается тенденция к применению все большего количества неинвазивных технологий, из чего следует, что новые способы диагностики, в частности, базирующиеся на оптоакустическом эффекте, являются актуальными задачами для исследований. В данной статье приведено описание экспериментальной установки для исследования спектра акустического сигнала в неподвижной и движущейся модельной жидкости в присутствии наноразмерных объектов в качестве контрастных агентов при оптоакустическом преобразовании. Оптоакустические медицинские исследования представляют собой гибридные способы диагностики состояния объектов исследования с помощью ультразвуковых и лазерных методов, в которых по восстановлению распределения источников акустического сигнала в исследуемом объекте, то есть по форме временной реализации сигнала, можно делать выводы об объектах исследования. Объектами исследования при оптоакустических методах являются ткани и вещества, которые способны поглощать и отражать световые волны, в том числе биологические жидкости и ткани, к которым, например, относится кровь. В статье приведено подробное описание экспериментальной установки. В результате проведенного эксперимента была получена спектральная характеристика акустического сигнала для неподвижной и движущейся жидкости, обсуждены результаты и сделаны выводы про влияние скорости потока на суммарное акустическое поле, возникающее в результате оптоакустического преобразования. Разработанная экспериментальная установка и полученные результаты могут использоваться для проверки теоретических расчетов при разработке технологии оптоакустической проточной цитометрии.

1. Galanzha E., Sarimollaoglu M., Nedosekin D.A., Keyrouz S.G., Mehta J.L., Zharov V.P. In vivo flow cytometry of circulating clots using negative photothermal and photoacoustic contrasts. // Journal of cytometry, Volume 79(10), 2011.

2. Dmitry A. Nedosekin, Jacqueline Nolan, Alexandru S. Biris, Vladimir P. Zharov. Photoacoustic bio-quantification of graphene based nanomaterials at a single cell level (Conference Presentation). / Photons Plus Ultrasound: Imaging and Sensing, Volume 10064, 2017.

3. Quanyu Zhou, Ping Yang, Qiyan Wang, Kai Pang, Hui Zhou, Hao He, Xunbin Wei. Label-free counting of circulating cells by in vivo photoacoustic flow cytometry. // Biophotonics and Immune Responses XIII, Volume 10495, 2018.

4. Kiran Bhattacharyya, Benjamin S. Goldschmidt, John A. Viator, Detection and capture of breast cancer cells with photoacoustic flow cytometry. // Journal of Biomedical Optics, Volume 21(8), 2016.

5. Г.Ю. Джуплина, В.А. Закарян, Г.В. Калашников, А.В. Саенко, И.Б. Старченко. Экспериментальные исследования оптоакустического эффекта в модельных суспензиях нанотрубок и нановолокон с использованием инфракрасного лазера. // ИЗВЕСТИЯ ЮФУ. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. №9(22). 2011. С.180-186.

6. Кравчук Д.А., Орда-Жигулина Д.В., Слива Г.Ю. Экспериментальные исследования оптоакустического эффекта в движущейся жидкости. // Известия ЮФУ. Технические науки. 2017. № 4 (189). С. 246-254.

7. С.А. Регирер. Гидродинамика кровообращения. Москва: Мир, 1971. – 270 с.

8. Старченко И.Б., Малюков С.П., Орда-Жигулина Д.В., Саенко А.В. Измерительный комплекс для лазерной диагностики биообъектов с использованием наночастиц на базе LIMO 100. // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. 2013. № 2 (22). С. 166-173.

9. А.Е. Медведев. Двухфазная модель течения крови. // Российский журнал биомеханики. Том 17. №4(22). С.22-36.

10. Д.А. Кравчук, И.Б. Старченко. Математическое моделирование оптико-акустического сигнала от эритроцитов. // Вестник новых медицинских технологий. № 1. 2018. С. 96-101.

11. Кравчук Д.А., Орда-Жигулина Д.В., Слива Г.Ю. Экспериментальные исследования оптоакустического эффекта в движущейся жидкости. // Известия ЮФУ. Технические науки. 2017. №4 (189). С. 246-254.

12. Кравчук Д.А, Старченко И.Б. Моделирование процесса насыщения кислородом биологических тканей с помощью оптоакустического метода // Научное приборостроение. – 2018. – Т. 28, № 2. – С. 20-25.

13. Старченко И.Б., Кравчук Д.А., Кириченко И.А. Прототип оптоакустического лазерного цитометра // Медицинская техника. – 2017. – № 5. – C. 4-7.