Поступление в МИФИ: двигаем вперед биотехнологии

Когда речь заходит о ядерном университете, в сознании всплывают образы реакторов и физиков-ядерщиков. Однако сегодня Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ всё громче заявляет о себе как о мощном центре биомедицинских инноваций. Здесь, на стыке квантовой физики, химии и искусственного интеллекта, рождаются технологии, способные перевернуть представление о диагностике и лечении тяжелейших заболеваний.

Открытие Лаборатории регенеративных технологий и тканевой инженерии

Развитием биотехнологий в МИФИ занимается целый ряд лабораторий, объединенных под крышей Инженерно-физического института биомедицины (ИФИБ НИЯУ МИФИ). Например, в 2011 году в НИЯУ МИФИ была создана лаборатория нано-биоинженерии под руководством профессора Игоря Набиева. Изначально основным направлением ее исследований было исследование фундаментальных взаимодействий на интерфейсе «нано/био» и применение различных нанообъектов, в частности квантовых точек, в решении задач биомедицинской диагностики. Со временем спектр исследований стал расширяться, ученые занялись применением нанообъектов в электронике, в солнечных батареях и светодиодах. В итоге из лаборатории вырос Научный центр наноинженерии фотонных материалов для биомедицины и оптоэлектроники (НАНО-ФОТОН), в состав которого теперь также входит международная лаборатория гибридных фотонных наноматериалов.

Здесь, например, создан прототип так называемого поляритонного фотореактора- установки, позволяющей примерно в 10 раз увеличить эффективность химических реакций в помещенном в приборе веществе. Заложенные в прототипе принципы могут быть использованы для более производительного получения биологически-активных соединений.

Сравнительно недавно в МИФИ при поддержке госкорпорации «Росатом» состоялось открытие Лаборатории регенеративных технологий и тканевой инженерии  в которой будут выращивать биосовместимые эквиваленты кровеносных сосудов из собственных клеток пациентов. В паре с ней  в МИФИ действует Центра трёхмерной биопечати. Сотрудниками этих подразделений удалось успешно имплантировать выращенный в биофабрикаторе эквивалент кровеносного сосуда лабораторному кролику.

В лаборатории бионанофотоники МИФИ ученые с помощью лазера конструируют наноматериалы и композиты, эти наночастицы, например могут использоваться в медицине в роли  «супер-контраста: . Если ввести их в организм, они накапливаются именно в опухоли, и на снимке она начинает светиться, как маяк. Это позволяет диагностировать рак на самых ранних стадиях.

Кроме того, особые наноматериалы — металло-органические каркасы (МОКС) – могут использоваться для адресной доставки лекарств в больные органы.

Еще одна интерсная разработка, сделанная в ИФИБ -  гидрогель на основе функционализированной гиалуроновой кислоты с наночастицами церия для ускоренного ранозаживления.

Отдельное направление развития биотехнологий  под эгидой МИФИ – использование искусственного интеллекта для анализа медицинских показаний и помощи врачам в постановке диагнозов. Среди разработок такого рода - программно-аппаратный комплекс для ранней диагностики новообразований кожи. Процесс проведения обследования происходит следующим образом: сначала врач с помощью нашего портативного аппарата делает серию снимков подозрительных новообразований на коже пациента. Аппарат обеспечивает стандартизированное освещение и увеличение, что критически важно для точности анализа алгоритма искусственного интеллекта. Полученные изображения автоматически загружаются в программу. Нейросеть анализирует каждое новообразование по ряду параметров (асимметрия, границы, цвет, структура) и присваивает ему оценку риска, например, «низкий риск», «требует внимания», «высокий риск». Врач видит на экране готовый результат анализа вместе с выделенными зонами интереса на изображении.

Еще одна разработка помогает в диагностике метастазов в головной мозг. Проект Татьяны Кобяковой по автоматическому анализу МРТ-снимков с использованием искусственного интеллекта стал призером на Всероссийском инженерном конкурсе.

Кроме того, сотрудниками МИФИ и НМИЦ эндокринологии под руководством доцента кафедры медицинской физики МИФИ Алексея Трухина разработана платформа медицинской диагностической интеллектуальной системы - «Ассистент врача ультразвуковой диагностики для идентификации узловых образований щитовидной железы».

Наконец, под руководством доктора медицинских наук Сергея Гуляева разрабатываются новаторские технологии исследования функциональной активности головного мозга человека на основе данных электроэнцефалографии.

И это – далеко не полный список всех инновационных исследований в области биотехнологий, которые проходят в МИФИ. За плечами исследователей — уже не только успешные эксперименты в пробирках, но и первые имплантации выращенных сосудов лабораторным животным, а также внедрение ИИ-помощников в клиническую практику.