Резидент кластера Ядерных технологий компания «ТераЛайф» готова предложить на конкурс «ИнБиоМед-2014» передовые решения в области «цветного зрения» на базе лазерных технологий, которые обладают огромным потенциалом в медицине.
Интервью с доктором физико-математических наук Александром Шкуриновым, научным руководителем резидента кластера Ядерных технологий компании «ТераЛайф»; зав. лабораторией терагерцевой оптоэлектроники и спектроскопии физфака МГУ. Вместе со своим коллегой Алексеем Балакиным он встретил корреспондента Sk.ru в «святая святых» МГУ, знаменитом на весь мир Физфаке, подарившем России и всему миру несколько нобелевских лауреатов.
Развитие на базе достижений отечественной лазерной физики
Встреча проходила в корпусе нелинейной оптики им. Р.В.Хохлова, где располагаются кафедры общей физики и волновых процессов, квантовой электроники. В лабораториях корпуса ведутся исследования по многим направлениям современной физики. Здесь же находится лаборатория терагерцевой оптоэлектроники и спектроскопии, в которой мы встретились с руководством и трудовым коллективом «ТераЛайфа». В исторических зданиях нескольких корпусов физфака МГУ рождался феноменальный рывок человечества к новым ядерным технологиям. Здесь же, возможно, будет поставлена победная точка в борьбе с рядом онкологических заболеваний.
Александр Шкуринов
И предмет нашего разговора – применение лазерных технологий в медицине. «ТераЛайф» участвует в межкластерном конкурсе «ИнБиоМед», который впервые проводится в Сколково в этом году при поддержке партнерских институтов развития и специализированных инвестфондов. Чтобы разобраться в вопросе о роли технологий, разрабатываемых компанией «ТераЛайф» для современной медицины, придется начать с исторического экскурса:
- Мы не случайно встречаемся именно в стенах МГУ, - начал разговор Александр Шкуринов. Здесь зарождались ключевые отечественные научные исследования в области лазеров, и основы современных лазерных технологий развивались именно в московском университете. Выдающиеся ученые XX века: Александр Столетов, Петр Лебедев – работали в стенах Университета. В лаборатории электромагнетизма им. Максвелла, как тогда называлась научная площадка МГУ по исследованию свойств электромагнитных волн, в трудные годы разрухи и голода двадцатых годов прошлого века
архивное фото: Александра Глаголева-Аркадьева
трудилась группа талантливых ученых во главе с Александрой Глаголевой Аркадьевой, в которой также трудился ее супруг Владимир Аркадьев. Ученым удалось первыми в истории России создать семейство приборов, работающее на терагерцевом излучении, в том числе предполагая использование для решения медико-биологических задач.
Справка: Терагерцовое излучение по частоте находится между микроволновым и оптическим (инфракрасным) частотными диапазонами. Диапазон TГц долгое время оставался неисследованным, но его потенциал для медицины огромен: дело в том, что у большинства биологических объектов есть т.н. "отпечатки пальцев" – это спектральные особенности, которые проявляются именно в ТГц частотном диапазоне. Если биологическую ткань «подсветить» ТГц излучением, то проведя соответствующие измерения, можно многое сказать о ее свойствах. Важно подчеркнуть, что ТГц излучение способно проникать сквозь многие материалы, что позволяет также эффективно использовать его в системах безопасности и других приложениях, где требуется это уникальное свойство.
- Работы над терагерцовым излучателем, по сути, стали одним из первых инновационных проектов в нашей стране, - продолжает свой рассказ Александр Шкуринов. Научной группе Глаголевой-Аркадьевой все же удалось в те трудные годы выйти на производство семейства приборов и даже экспорт за пределы России. В 1970-е годы нам удалось отыскать в американской научной литературе описание биомедицинских исследований о «массовом генераторе Глаголевой – Аркадьева», который был изготовлен для лаборатории в США примерно в 1921-1924 гг.
Стремительный рост ТГц приложений
Хорошо известно, что мощные традиции российской и советской научных школ позволили провести блестящую научную работу и довольно быстро внедрить в СССР широкую линейку медицинских УВЧ приборов, хорошо известных каждому жителю нашей страны по отделениям физиотерапии больниц и поликлиник. А появившиеся возможности для применения терагерцовых частот связаны с несколькими факторами:
- Наша школа нелинейной оптики и лазерной физики, которую организовал ректор МГУ Рем Хохлов (именем этого выдающегося ученого сейчас названа улица, которая проходит через студгородок университета), развивалась особенно стремительно в 60-х - 80-х гг. прошлого века, - продолжает Александр Шкуринов. Чуть позже, в середине 1990-х, когда стало возможным приобрести твердотельный фемтосекундный лазер, произошел настоящий прорыв в области генерации ТГц излучения с помощью компактных лазеров. А события 11 сентября 2001г. в США подтолкнули к поиску новых методов антитеррористической защиты, о ТГц технологиях вспомнили на государственном уровне по всему миру как о важном приложении в области безопасности. Буквально в течение 10 лет количество публикаций и патентов по этой тематике стремительно выросло. В нашей стране велись интенсивные научные изыскания в Москве, Нижнем Новгороде и Новосибирске. Но в МГУ первыми внедрили лазерные методы. Сфера приложений ТГц технологий стала стремительно расширяться, в том числе на область полупроводниковой
дефектоскопии, а также плазмоники.
- Большое количество участников и огромный потенциал коммерциализации подтолкнули развитие приложений, – говорит научный руководитель компании «ТераЛайф». При этом нет особых проблем с терагерцевой оптикой, которую делают многие компании, в том числе и в России, и сама «ТераЛайф» - не исключение. «ТераЛайф» разрабатывает и производит уникальные элементы, которые Вы можете видеть на выставке в лаборатории нашей компании. Это результаты выполненных НИР, разработанные сотрудниками Ильей Ожередовым и Петром Солянкиным, которые сделали ТГц антенны и смесители. Здесь также можно увидеть волноводы и волокна, созданные Максимом Назаровым. По этим волноводам, как по оптоволокну, ТГц сигнал может передаться к участку тела пациента, который необходимо исследовать.
Медицинские аспекты
Внедрение биомедицинских приложений ТГц излучения имеет прекрасные перспективы практически в любом направлении диагностики. Главные конкурентные преимущества – неинвазивность (т.е. нет необходимости внедряться в тело человека для диагностики уколами, надрезами и пр.) и дистанционность. Александр Шкуринов в интервью рассказал лишь о некоторых направлениях развития таких технологий в медицине. И первое из них – диагностика онкологии кожи.
- Наш организм, как известно, состоит в основном из воды. В коже она имеет свойство накапливаться: и в опухолях, и в здоровой ткани. Вода, водород «чувствительны» к ТГц излучению. Одно из наиболее перспективных применений в онкологии – это получение информации о состоянии участка, пораженного опухолью. Исследование с помощью ТГц излучения здесь уже получило положительный отклик от практикующих онкологов как дополнительная, к традиционным и испытанным методам, технология. В частности, с ее помощью можно с большой точностью определить, какой срез кожи или другой ткани для биопсии нужно сделать, чтобы потом не осуществлять повторный анализ. Перспективным направлением исследований может в ближайшие годы стать и ранняя диагностика сахарного диабета. Медицинские биологические измерения и аппаратура, которую можно использовать врачам для удобного режима работы – приоритеты «ТераЛайфа».
Мнение Кристины Ходовой, руководителя направления «Онкология/Иммунология» Биомедицинского кластера Фонда «Сколково»:
Высокая точность в диагностике опухолевых новообразований – ключ к установлению правильного диагноза и успеху терапии. Тот факт, что технология, разработанная компанией, уже получила положительные отзывы от практикующих онкологов, свидетельствует о высокой востребованности подобных решений в клинике. По моему мнению, основной фактор успеха и скорейшего внедрения таких разработок в практическое здравоохранение – это тесное взаимодействие между учеными и клиницистами, включая проведение совместных испытаний, что позволит сделать разработку не только прорывной с научной точки зрения, но и широко применимой как в России, так и за рубежом.
Перспективы в косметологии
Косметология – еще одно интересное для компании направление: диагностика кремов, определение степени необходимого насыщения кремами кожных покровов, отбеливание кожи – вот лишь некоторые применения. Все, что нужно врачу – это просто нажать кнопку, через волоконную «доставку» терагерцовый сигнал дойдет до участка кожи, и по определенным параметрам врач определит требуемое косметологическое вмешательство.
Место компании «ТераЛайф» в инновационной экосистеме
На конкурсе «ИнБиоМед»-2014 будет представлен фактически международный проект. С российской стороны резидент кластера Ядерных технологий «ТераЛайф» работает в тесной связке с МГУ им. Ломоносова, «Институтом проблем лазерных и информационных технологий» РАН («ИПЛИТ РАН»). Американские партнеры компании «ТераЛайфа» - это локализованная в Бостоне компания TeraImaging, нью-йоркская инвестиционная компания Columbus Nova, а также научный партнер проекта - университет MIT, который предоставил проекту уникальную технологию квантово-каскадных лазеров. Российская сторона предоставляет знания в области практических применений этих технологий. В лабораторииях MIT, МГУ им.Ломоносова и «ИПЛИТ РАН» делаются прототипы новых приборов и ведется разработка медицинских технологий на их основе. Результаты уже можно патентовать, причем часть из них будут запатентованы в России, другая - в США.
коллектив компании "ТераЛайф"
- Этап научно-исследовательской работы (НИР) пройден нами в прошлом году, - говорит Александр Шкуринов. В этом нам очень помог уникальный комплекс оборудования, неоценимую помощь в приобретении которого оказала нам Программы развития МГУ. Cейчас мы находимся на стадии начала НИОКР по созданию прототипов приборов. Это стадия внедрения, когда уже есть конкретный заказчик, под которого делается работа, есть, где протестировать прибор, - говорит Александр Шкуринов.
Для нашего Кластера чрезвычайно важно, что ученые и инженеры делают осмысленный шаг в сторону практического применения своих наработок. Медицина – исторически одно из наиболее популярных направлений для приложения усилий специалистов в области лазерной физики, пучковых и плазменных технологий. Компания "ТераЛайф" ищет свое место на этом непростом и высоко-конкурентном рынке. Регулярно встречаясь с Александром Павловичем Шкуриновым и его командой, мы обсуждаем не только детали технологических решений, но и те шаги, которые необходимо сделать для развития бизнеса. "ТераЛайф" похож на классические европейские стартапы: команда шаг за шагом приближается к созданию медицинского прибора, выполняя свои обязательства перед Фондом "Сколково", другими фондами и потенциальными инвесторами, и при этом поддерживает устойчивую связь с МГУ. Коллеги не пытаются выполнить все работы внутри компании, а сформировали мощную международную кооперацию, позволяющую оперативно решать задачи, которые возникают в проекте, реализуемом в партнерстве с врачами – потенциальными заказчиками будущего прибора. Я надеюсь, что проект представляемый компанией на ИнБиоМед-2014 заинтересует инвесторов, а в ближайшем будущем технологии разрабатываемые "ТераЛайф" найдут свое место в диагностических отделениях российских и зарубежных клиник,Александр Фертман, директор по науке кластера Ядерных технологий Фонда "Сколково"
А в «Сколтехе» научный коллектив «ТераЛайфа» участвует в серии исследований, объединенных в научно-исследовательскую программу «Новое поколение биофотоники для биологии, фармакологии и медицины». Этот проект ведется совместно с «Институтом прикладной физики» РАН, «Институтом биоорганической химии РАН им. академиков Шемякина и Овчинникова» и «Нижегородским госуниверситетом им. Лобачевского».