Source: Novosibirsk State University – Новосибирский государственный университет –
Научные сотрудники Лаборатории ядерной и инновационной медицины Новосибирского государственного университета совместно со специалистами Научно-исследовательского института клинической и экспериментальной лимфологии (НИИКЭЛ-филиал ИЦиГ СО РАН), Новосибирского филиала ФГАУ «НМИЦ «МНТК «Микрохирургия глаза» имени академика С.Н. Федорова» Минздрава России, Института цитологии и генетики СО РАН, Новосибирского института органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН (НИОХ СО РАН), Института ядерной физики им. Г. И. Будкера (ИЯФ СО РАН) провели ряд экспериментов по изучению влияния различных протоколов облучения терагерцевым излучением глаз кроликов. Результаты исследования опубликованы в статье «Оценка общего клинического состояния и функциональных свойств глаз кроликов после терагерцового облучения» («Assessment of the general clinical condition and functional properties of the eyes of rabbits after THz irradiation»), опубликованной в журнале Biomedical Optics Express.
Исследования проводились на уникальном источнике терагерцевого излучения биологической пользовательской станции Новосибирского лазера на свободных электронах (НЛСЭ) ИЯФ СО РАН с частотой 2.3 ТГц и интенсивностью 0.012–0.024 мВт/см2. Использовалось облучение длительностью 15 и 30 минут с различными интенсивностями.
Ученые уточнили, что все наблюдаемые изменения в роговице глаз лабораторных животных были субклиническими, то есть бессимптомными, и не привели к ее значимым патологическим изменениям. Эти научные изыскания направлены на разработку будущих инструкций и рекомендаций по работе с ТГц-излучением и прошли согласование в комитете по этике.
— В процессе подготовки и проведения эксперимента требовалось генерировать много ноу-хау и лайфхаков, связанных как с сугубо практическими моментами, например, с доставкой кроликов в зимний период в ИЯФ на облучение, так и с организацией их офтальмологического обследования. Часть диагностических исследований проводилась на оборудовании, которое нам предоставила ветеринарная сеть «Интерра» и ее руководитель Елена Дробот, что сильно упростило нашу логистику. И в целом это очень масштабный по количеству участников эксперимент, который задумывался НГУ и который был совершенно неосуществим без ИЯФ, а именно без уникальной установки ЛСЭ и данной пользовательской станции. Задачу, которую мы перед собой ставили, — посмотреть, как терагерцевое излучение влияет на ткани здорового организма крупного модельного животного, — мы выполнили. И именно кролики как объект исследования хороши тем, что получаемые на них данные наиболее экстраполируемы на человека, — рассказал заведующий Лабораторией ядерной и инновационной медицины Физического факультета НГУ Владимир Каныгин.
Коллаборация ученых очень тщательно подошла к подготовке и постановке эксперимента, максимально тщательно выполнив каждый этап. Это было необходимо, чтобы отсечь любые внешние факторы, влияющие на живые организмы, такие как смена привычного температурного режима, стресс от перевозок и др. Перед экспериментом лабораторные животные проходили 14-дневный карантин в виварии НИОХ СО РАН. До начала экспериментов ветеринары, участвующие в работе, провели полное обследование животных, чтобы исключить возможные глазные заболевания, например, катаракту.
Диагностические исследования кроликов проводились в нулевой день, то есть в день облучения, на следующий день, через неделю и через месяц специалистами МНТК «Микрохирургия глаза». Ветеринарные врачи следили за состоянием кроликов на каждом этапе облучения и после него.
— Специалисты-офтальмологи проводили диагностические исследования глаз кроликов методами оптической компьютерной томографии и эндотелиальной микроскопии. Наше исследование подтверждает факт дозозависимого эффекта терагерцевого излучения при высоких частотах его применения на структуры переднего отрезка глаза, в частности, на эндотелиальный слой роговицы, который является уникальным «насосом» для поддержания оптимальной гидратации и гомеостаза роговицы, — пояснила ассистент кафедры хирургических болезней Института медицины и медицинских технологий НГУ, врач-офтальмолог Новосибирского филиала МНТК «Микрохирургия глаза», младший научный сотрудник лаборатории клеточных технологий НИИКЭЛ Кристина Краснер.
В день облучения у животных брали анализ крови, который показал, что в организме идет системный воспалительный процесс. Однако ученые пришли к выводу, что это была реакция организма на стрессовое воздействие, поскольку у живых организмов нет никаких механизмов защиты от терагерцового излучения.
Дальнейшие исследования показали, что терагерцевое излучение с параметрами 2.3 ТГц и интенсивностью 0.012–0.024 мВт/см2 в течение 30 минут является условно безопасным для структур глаза кролика. Однако выявленные изменения роговицы требуют дальнейшего изучения для определения безопасных пределов воздействия. Было замечено, что облучение роговицы кроликов привело к снижению плотности эндотелиальных клеток. Выявленные изменения носили обратимый характер и не привели к патологическим изменениям роговицы.
— Терагерцевое излучение и основанная на нем терагерцевая спектроскопия действительно может войти в клиническую практику как эффективный метод диагностики онкологических заболеваний или для возможной диагностики заболеваний органа зрения. Несмотря на то, что такой вид диагностики в настоящее время является экспериментальным и находится на стадии разработки, уже сейчас необходимо начинать думать о рекомендациях по безопасности при работе с источниками терагерцевого излучения. В ходе данного исследования мы изучали влияние различных протоколов облучения ТГцИ по времени и интенсивности на роговицу глаз восьми лабораторных животных — кроликов. Мы оценивали только изменения переднего отрезка глазного яблока. На основе полученных нами данных преждевременно делать окончательные выводы, но исследование является хорошим заделом для составления таких рекомендаций в будущем, — прокомментировала младший научный сотрудник лаборатории клеточных технологий НИИКЭЛ-филиал ИЦиГ СО РАН Екатерина Бутикова.
Ученые, задействованные в экспериментах, подчеркивают, что генерация терагерцового излучения с необходимыми для проведения исследования параметрами возможна только на установке биологической пользовательской станции Новосибирского лазера на свободных электронах (НЛСЭ) ИЯФ СО РАН.
— По средней мощности НЛСЭ на много порядков превышает любые существующие в мире источники, что позволяет проводить абсолютно уникальные эксперименты в очень широкой области длин волн с различными биологическими объектами. Если мы воздействуем терагерцовым излучением на живые системы, то можем довольно сильно влиять на работу их клеток, на процессы, проходящие внутри них. Такие эксперименты представляют интерес с той точки зрения, что ни у одного живого организма не сформировано никаких защитных механизмов от интенсивного ТГц-излучения, так как оно полностью поглощается атмосферой, а значит, воздействуя им на биологические объекты, можно исследовать, каким образом они приспособляются, какие механизмы защиты включают. Для подобных биологических экспериментов на НЛСЭ была создана специальная пользовательская станция, на которой реализована технология регулировки средней и пиковой мощности излучения, а также интенсивности воздействия. Для чистоты экспериментов станция была оборудована обтюратором и тепловизором — эти устройства поддерживают и контролируют нужную температуру. Благодаря этому мы понимаем, что получаем реакцию системы именно на воздействие облучения, а не на повышение или понижение температур, — пояснил старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН кандидат физико-математических наук Василий Попик.
Эксперименты на лабораторных животных широко используются во всем мире для получения фундаментальных знаний, а также для выявления первопричин различных заболеваний у людей и животных, для изучения вариантов их лечения. Все подобные эксперименты проводятся согласно этическим стандартам обращения с лабораторными животными и перед началом проходят согласование в этическом комитете. Биоэтическая комиссия ИЦиГ СО РАН одобрила проведение экспериментальной работы с животными по теме: «Клинические изменения роговицы кролика после воздействия ТГц-излучения».
Обратите внимание; Эта информация является необработанным контентом непосредственно из источника информации. Это точно соответствует тому, что утверждает источник, и не отражает позицию MIL-OSI или ее клиентов.