Šviesa padėjo išplėtoti mokslinį pasaulio suvokimą, žmonės išmoko ją valdyti ir panaudoti savo naudai. Tikriausiai todėl bet kokie su šviesa susiję eksperimentai ir išradimai sulaukia didelio visuomenės susidomėjimo. Mokslas ją dar ilgai tyrinės, taigi ateityje dar laukia daug įdomių žinių ir inovacijų, susijusių su šviesa.

Kasmet pasaulyje gegužės 16 d. minima Tarptautinė šviesos diena. Šių metų šūkis – „Pasitikėk mokslu“ (angl. Trust Science), kuriuo visuomenė raginama pasitikėti mokslu ir mokslininkais.

Bene labiausiai šviesą yra ištyrę lazerininkai. Lazeris nuo pat sukūrimo pradžios greičiausiai įsitvirtino medicinoje. Daugelis žino, kad lazeriais atliekamos regos korekcijos operacijos, tačiau retas yra girdėjęs, kad lazeriai turi neišsemiamą potencialą gelbstint gyvybes – nuo ankstyviausios stadijos susirgimų diagnostikos iki – lyg iš mokslinės fantastikos filmų – organizmą „remontuojančių“ nanorobotukų ar atsarginių organų auginimo iš kelių žmogaus ląstelių specialiuose gardeliuose.

Mato nematomą

Lazeriai atlieka svarbų vaidmenį įvairių rūšių mikroskopijos ir vaizdinimo srityse. Vaizdinimas – tai būdas pamatyti, kas vyksta organizmo, organo ar ląstelės viduje, nekenkiant pacientui.

„Lazeriai vaizdinimo ir tyrimų srityse naudojami ypač plačiai, už lazerinio vaizdinimo metodus yra paskirtos net kelios Nobelio premijos“, – pasakoja Vilniaus universiteto Fizikos fakulteto profesorius dr. Mikas Vengris. Lazerio pluoštas labai lengvai fokusuojamas, jį galima koncentruoti į labai mažą tašką. Šį taškelį veidrodėliais vaikant po vaizdinamą medžiagą, galima labai tiksliai nuskenuoti ląstelių struktūras ir pamatyti, kas jose vyksta.

„Lazerius galima padaryti įvairių bangos ilgių, tai yra įvairių spalvų, o tai leidžia naudoti tam tikras priemones – savotiškus „akinius“, su kuriais galime ląstelėse įžiūrėti dominančius dalykus“, – pasakoja VU FF profesorius. Anot jo, lazeris taip pat įsitvirtino ir toliau stiprina pozicijas chirurgijoje, taigi ateityje gali pakeisti skalpelį. Lazerio spindulys gali būti labai tikslus ir funkcionalus peiliukas, kuris tuo pat metu ir pjauna, ir pridegina, tad žaizdos nekraujuoja.

Aptinka ankstyvosios stadijos onkologines ligas

Šiandien ankstyvajai krūties vėžio stadijai diagnozuoti dažniausiai naudojama rentgeno mamografija. Tačiau šio tyrimo metu naudojama spinduliuotė yra kenksminga žmogaus organizmui, o pats tyrimas sukelia nemalonių pojūčių, nes jo metu krūtis yra suspaudžiama. Be to, dėl dažnai pasitaikančių klaidingai teigiamų diagnozių prireikia papildomo tyrimo – skausmingos biopsijos, nekalbant apie didžiulį stresą, kurį patiria pacientės. Tačiau jau visai netolimoje ateityje naudojant lazerius bus galima diagnozuoti onkologines ir kitas ligas gerokai tiksliau bei visiškai nekenkiant pacientui.

Olandijos Twento universiteto mokslininkai su partneriais (tarp kurių – ir lazerius gaminanti, Lietuvoje veikianti bendrovė „Ekspla“), dalyvaudami europiniame projekte PAMMOTH, sukūrė ir šiuo metu testuoja įrenginį, galintį aptikti krūties vėžį labai ankstyvoje stadijoje daug tiksliau, nei dabar naudojama rentgeno mamografija, nesukeliant pacientėms nemalonių pojūčių.

„Šiame įrenginyje įdiegti du neinvaziniai ir visiškai nekenksmingi tyrimo metodai – fotoakustinis vaizdinimas ir tyrimas ultragarsu. Ultragarsinis vaizdinimas leidžia įvertinti auglių apimtį ir jų anatomines savybes, o fotoakustinis vaizdinimas leidžia ypač raiškiai matyti smulkių kraujagyslių darinių formavimąsi (angiogenezę), kurių kitais metodais nepavyktų lengvai pastebėti“, – pasakoja Aldas Juronis, „Eksplos“ industrinių lazerių programų vadovas.

Fotoakustinio vaizdinimo metodas yra labai efektyvus diagnozuojant ne tik krūties navikus, bet ir odos bei storosios žarnos vėžį, skydliaukės mazgelius, kai kurias artrito formas, taip pat ankstyvąsias kraujagyslių ligų stadijas.

Gydant širdies kraujagyslių ligas svarbi kiekviena femtosekundė

Pasaulio sveikatos organizacijos duomenimis, širdies ir kraujagyslių ligos yra pagrindinė mirties priežastis pasaulyje, kasmet nusinešanti apie 17,9 mln. gyvybių. Dėl susiaurėjusių ar užsikimšusių kraujagyslių įvairūs organai negali būti tinkamai aprūpinti krauju. Medikai dažnai rekomenduoja atlikti kraujagyslių stentavimo procedūrą, kurios metu į probleminę kraujagyslę įvedamas metalinis tinklelis – stentas, išplečiantis kraujagyslę ir tokiu būdu užtikrinantis gyvybę palaikančią kraujotaką.

„Laiku nepraplėtus kraujagyslių, sumažėja jų skersmuo, neprateka kraujas ir kyla pavojus gyvybei. Ypač pavojinga, jei susiaurėja širdies arba smegenų kraujagyslės“, – pasakoja VU FF dėstytojas dr. Mikas Vengris.

Stentai, skirti smulkiosioms kraujagyslėms išplėsti, turi būti pagaminti ir išpjaustyti itin preciziškai. Štai čia ir sužiba Dvarčionyse įsikūrusios „Light Conversion“ gaminami femtosekundiniai lazeriai „Carbide“, kuriais labai tiksliai suformuojama būsimo stento – vamzdelio – struktūra.

Kokį organą auginsime šiandien?

Preciziški femtosekundinių lazerių šviesos pliūpsniai nepamainomi ir kitose mokslininkų laboratorijose. „Femtikos“ technologinių inovacijų vadovas dr. Vytautas Purlys sako, kad bendrovėje sujungiami lazerių, medicinos, chemijos ir medžiagų mokslai.

Vienas iš šiuo metu įmonėje įgyvendinamų projektų – kūriamos staklės, galinčios lazeriais apdirbti bet kokius paviršius mikrolygmeniu, suteikiant jiems įvairių funkcionalumų. „Lazerio spinduliu galima suformuoti plika akimi nematomą paviršiaus tekstūrą, kuri medžiagai suteikia tokias savybes kaip antibakteriškumas arba, priešingai, osteointegracijos procesams. Tai padeda sukurti norimą paviršių, pavyzdžiui, implantui. Kartais reikia, kad implantai gerai suaugtų su kaulu, o kartais atvirkščiai – judamoji sąnario implanto dalis naudinga tik neapaugusi ląstelėmis.

Kita be lazerių neįsivaizduojama sritis yra bioinžinerija. Femtosekundine spinduliuote galima suformuoti karkasus, kuriuose galima auginti beveik visų žmogaus organų ląsteles. Galima sakyti, kad specifinių formų karkasai ląstelėms nurodo kryptį, kuria augti, kad būtų suformuotas ne bet koks, o konkretus reikiamas audinys. Specialiai pagaminti karkasai ląstelėms netolimoje ateityje pravers auginant transplantuojamus organus iš kamieninių paciento ląstelių“, – pasakoja dr. Vytautas Purlys. Anot jo, organai, užauginti iš kamieninių ląstelių, padeda išspręsti vieną opiausių problemų – organų atmetimą. Įmonės specialistai taip pat kuria lazerines stakles, kuriomis galima gaminti ypatingus nanodarinius medicinos sričiai, pavyzdžiui, mikrorobotus, kurie gali keliauti kraujagyslėmis į įvairias organizmo vietas ir su savimi nešti įvairią matavimo įrangą arba vaistus.

Komentarai ()