Пирогов Ю.А. «Мультиядерная магнитно-резонансная визуализация: томография и локальная ЯМР спектроскопия» Труды школы-семинара “Волны-2016”. Секция “Спектроскопия и томография”, с. 4-5 (2016). 66 с.

Разработанные в Центре магнитной томографии и спектроскопии МГУ новые методы МРТ визуализации позволили провести разнообразные преклинические исследования малых лабораторных животных на 7-Тл биоспектротомографе фирмы Bruker BioSpec 70/30 URS и 0.5-Тл медицинском томографе Bruker S50. Их целью было изучить возможности целевой доставки фармпрепарата к очагам онкологического поражения и научиться неинвазивно (без хирургического вмешательства, in vivo) определять по спектру ЯМР степень поражения тканей живых организмов. Обсуждаются также разработки новых эффективных методик подавления злокачественных опухолей посредством магнитной гипертермии, основанной на применении капсулированных декстран-ферритовых наночастиц, нагреваемых высокочастотным (с частотой 10 МГц) магнитным полем.

Наумова А.В. «Современные методы МРТ визуализации пересаженных клеток» Труды школы-семинара “Волны-2016”. Секция “Спектроскопия и томография”, с. 6-7 (2016). 66 с.

Главная задача клеточной терапии – структурное и функциональное восстановление поврежденных тканей с помощью предоставления специализированных популяций клеток, способствующих регенерации или стимулирующих внутренние восстановительные процессы. Магнитно-резонансная томография (МРТ) широко используется в доклинических и клинических исследованиях в медицине. МРТ позволяет с большой точностью оценить структуру и функцию различных органов, а также проследить локализацию и миграцию трансплантированных клеток. Перед трансплантацией клетки должны быть помечены суперпарамагнитными наночастицами (СПН) или должны быть генетически модифицированы для экспрессии определенных белков, которые помогут локализовать пересаженные клетки в организме. При помещении меченых клеток в магнитно- резонансный томограф высокое содержание оксида железа в клетках вызывает местное нарушение магнитного поля, что выявляется как темные зоны на МРТ при использовании T2 и Т2* взвешенных пульсовых последовательностей. Прямое мечение клеток с помощью СПН дает значительный МРТ контраст в ранний период после трансплантации. Основным ограничением этого метода вляется невозможность различить живые меченые клетки от мертвых. СПН также не позволяют получить информацию об эффективности клеточной терапии и интеграции пересаженных клеток с тканями хозяина. Методы непрямой метки основаны на модификации клеточного генома стимулирующее наработку специфических белков, например железо-секвентирующего белка ферритина. Преимущества и недостатки каждого из методов метки клеток для МРТ визуализации представлены и обсуждены в докладе. Кроме того, представлены другие неинвазивные технологии используемые для визуализации пересаженных клеток в организме.

Ярных В.Л. «Количественная МРТ с выявлением супермолекулярной структуры тканей» Труды школы-семинара “Волны-2016”. Секция “Спектроскопия и томография”, с. 8 (2016). 66 с.

Основной задачей количественной магнитно-резонансной томографии (МРТ) является получение объективных физических характеристик тканей, описывающих те или иные биофизические процессы и чувствительных к различным патологическим изменениям. В последние годы значительный интерес привлекают методы количественной МРТ направленные на изучение процесса магнитной кросс-релаксации между протонами биологических макромолекул и воды и несущие информацию о разрушении, повреждении или патологическом накоплении супермолекулярных тканевых структур. Одним из таких методов является количественное картирование макромолекулярной протонной фракции (МПФ). МПФ является фундаментальным биофизическим параметром, описывающим эффект кросс-релаксации в рамках двухкомпартментной модели. В исследованиях, проведённых нашей и другими научными группами было показано, что МПФ является чувствительным и специфичным биомаркером таких супермолекулярных структур, как миелин и коллаген. Миелин является одним из основных биохимических компонентов центральной нервной системы и составляет около 50% сухого веса белого вещества головного мозга, а также присутствует в различных количествах в корковом и подкорковом сером веществе. Ввиду принципиальной роли миелина для функционирования нервных волокон и осуществления проводимости нервных импульсов, его повреждение и потеря являются важными патогенетическим факторами при ряде социально-значимых неврологических заболеваний, включая рассеянный склероз, ишемический инсульт и черепно-мозговую травму. Миелинизация также является критическим фактором пост-натального развития мозга, который, согласно современным теориям, обеспечивает последующее развитие когнитивных функций и может отвечать за формирование ряда функциональных нарушений у детей и взрослых. Коллаген является основным структурным компонентом соединительной ткани, пролиферация которой является общим патологическим механизмом формирования фиброза внутренних органов. Фиброзное повреждение тканей лежит в основе ряда распространенных хронических инвалидизирующих и летальных заболеваний, одним из которых является цирроз печени. Благодаря появлению недавно разработанного автором и коллегами быстрого клинически-ориентированного метода картирования МПФ, осуществилась возможность количественной оценки разрушения миелина (демиелинизации) в головном и спинном мозге при различных неврологических заболеваниях, объективного описания динамики миелинизации в процессе созревания мозга в детском возрасте и ранней диагностики фиброза печени на стадиях, предшествующих развитию цирроза. В лекции рассматриваются физическая теория магнитной кросс-релаксации в тканях, инженерные принципы и техническая реализация картирования МПФ с использованием клинических магнитнорезонансных томографов, алгоритмы для реконструкции карт МПФ, клинические результаты, полученные с помощью картирования МПФ головного мозга и печени, а также опыт применения метода в доклинических исследованиях на лабораторных животных.

Артемов В.Г., Волков А.А., Волков А.А., Сысоев Н.Н. «Механизм ТГц поглощения в жидкой воде» Труды школы-семинара “Волны-2016”. Секция “Спектроскопия и томография”, с. 9 (2016). 66 с.

В исследованиях по воде в силу её жизненной важности задействован огромный арсенал экспериментальных и теоретических методов – структурных, тепловых, спектральных, расчетных. Объем накопленного материала беспрецедентно велик. Для интерпретации экспериментальных данных разработано множество теоретических моделей, в основе которых, всех без исключения, лежит представление о воде как о собрании неделимых молекул Н₂О, скрепленных водородными связями. Считается, что все богатство свойств воды обязано динамическим процессам в структуре водородных связей – их непрекращающимся разрывам и восстановлениям. С годами сформировалась проблема, которую можно определить как конфликт между большим разнообразием свойств воды, наблюдаемых разными методами, и косностью её динамической структуры. Высокая степень условности принятых за базу понятий таких, как водородная связь или структурная релаксация, привели к разбросу представлений разных научных школ о происходящих в воде микроскопических процессах. Представления вынужденно сосуществуют, но в общую картину не складываются. Аксиома химии, например – повышенная подвижность протона в воде, мирится с фактом категорического отсутствия этого явления в диффузионных экспериментах с мечеными атомами. По данным ЯМР молекулы воды в масштабе пикосекундных времен обмениваются протонами, но время жизни молекулы воды при этом считается равным 10 часам. Принят тезис о том, что молекулы воды, хотя и опутаны паутиной водородных связей, легко и массово переориентируются. Противоречий так много, что они составляют норму, а сама вода как жидкость, наоборот, считается аномальной. Унификация представлений о воде требует выработки на базовом уровне более адекватной физической модели. Перспективной нам представляется идея, происходящая из работ Френкеля. Предполагается, что каждая из молекул воды совершает диффузию броуновского типа, задерживаясь на время в клетке из окружающих её соседей. Движение молекулы в клетке носит осцилляторный характер. В работе авторы обращаюмся к френкелевской идее с целью найти общие закономерности молекулярной динамики воды, которые определяют форму её терагерцовых диэлектрических спектров.

Анисимов Н.В., Гуляев М.В., Павлова О.С., Волков Д.В., Фомина Д.В., Батова С.С., Пирогов Ю.А. «Оптимизация параметров МРТ сканирования для метода градиентного эхо при исследовании фторуглеродных соединений» Труды школы-семинара “Волны-2016”. Секция “Спектроскопия и томография”, с. 10-12 (2016). 66 с.

Волков А.А., Артемов В.Г., Волков А.А., Сысоев Н.Н. «Молекулярная диффузия в жидкой воде по данным диэлектрической спектроскопии» Труды школы-семинара “Волны-2016”. Секция “Спектроскопия и томография”, с. 13 (2016). 66 с.

Промежуточность состояния жидкости между газом и твердым телом естественным образом предопределяет для атомов и молекул жидкости участие одновременно в колебательном и трансляционном движениях. Последнее реализуется через частые столкновения в форме диффузии. Физическая модель такого движения была предложена Френкелем в 30-х годах прошлого века и спустя 30 лет успешно использована для интерпретации спектров неупругого рассеяния нейтронов в жидкой воде. Предполагалось, что каждая из молекул воды совершает диффузию броуновского типа, задерживаясь на время в колебательном режиме в клетке из окружающих её соседей. Такой тип движения в силу его фундаментальной общности, казалось бы, должен был стать универсальным ориентиром для построения любых динамических модели воды, но этого не произошло. В современных работах по воде модель упоминается редко, если упоминается вообще. Принятым стало представление о воде, как собрании неделимых молекул Н₂О, скрепленных водородными связями. Считается, что все богатство свойств воды обязано динамическим процессам в структуре водородных связей – их непрекращающимся разрывам и восстановлениям. На этом направлении сформировалась проблема, которую можно определить как конфликт между большим разнообразием свойств воды, наблюдаемых разными методами, и косностью её динамической структуры. В настоящей работе мы моделируем широкодиапазонный поглощательный СВЧ- ИК спектр воды, основываясь на идее о том, что жидкости присуще диффузное молекулярное движение и, соответственно, элементарные времена и расстояния, характеризующие перестройку окружения молекул в процессе их хаотического движения. Авторы находят, что диффузия нейтральных молекул воды с учетом их взаимодействия с собственными ионами, дает электродинамический отклик именно тот, который наблюдается экспериментально. В нашем подходе кулоновское взаимодействие зарядов заменяет принятый, но не имеющий строгого определения, термин «водородная связь».

Мачихин А.С., Батшев В.И., Пожар В.Э., Мазур М.М. «Акустооптический стереоскопический спектрометр для восстановления трехмерной структуры микрообъектов в произвольных спектральных интервалах» Труды школы-семинара “Волны-2016”. Секция “Спектроскопия и томография”, с. 14-15 (2016). 66 с.

Представлен один из вариантов стереоскопического акустооптического видеоспектрометра, основанный на одновременной спектральной фильтрации двух световых пучков, переносящих изображения объекта с двух разных ракурсов. Прибор позволяет регистрировать до 76 спектральных стереоизображений в секунду с числом разрешимых положений около 500×400 элементов в диапазоне длин волн 450–760 нм. Спектральное разрешение составляет ∼2,5 нм (при λ=633 нм).

Волков Д.В., Гуляев М.В., Павлова О.С., Анисимов Н.В., Пирогов Ю.А. «Особенности 19F-МРТ исследований препарата Перфторан® в магнитных полях 0.5, 7 и 11.7 Тл» Труды школы-семинара “Волны-2016”. Секция “Спектроскопия и томография”, с. 16-18 (2016). 66 с.

На МР-томографах с различными магнитными полями 0.5, 7 и 11.7 Тл проведены исследования препарата Перфторан® на ядрах фтор-19. Показано, что его 19F-ЯМР-спектр состоит из многочисленных сигналов и является достаточно широким (≈120 ppm). В поле 0.5 Тл он составляет ≈3 кГц, в поле 7 Тл ≈40 кГц, в поле 11.7 Тл ≈60 кГц. В связи с этим, для получения максимально интенсивного ¹⁹F-ЯМР-сигнала в слабом поле 0.5 Тл ширина приемо-передающего тракта оказывается достаточной для возбуждения сразу всех ядер фтор-19. В сильных полях в получении ¹⁹F-МРТ- изображений Перфторана® задействуется лишь небольшая часть ядер фтор-19, а именно пик в районе -127-128 ppm. Показано, что данный пик составляют ∼15% ядер фтор-19 (∼2% от общего количества ядер в препарате Перфторан®) или ∼3 г фторсодержащих компонентов ПФД и ПФМЦП. Однако за счет достаточно высокого отношения сигнал/шум в сильных полях результирующий ¹⁹F-ЯМР-сигнал оказывается достаточным для получения 19F-МРТ-изображений Перфторана®. Показано, что в качестве сканирующей импульсной последовательности, целесообразно использовать метод спинового эха, в которой за одно время повторения TR собирается нескольких сигналов эхо – ИП RARE. Отмечено, что для получения 19F-МРТ-изображений препарата Перфторан® необходимо использовать 3D-методику сканирования, чтобы избежать появление «мнимых» изображений при многосрезовом сканировании.

Грубов В.В., Ситникова Е.Ю., Куровская М.К., Короновский А.А., Храмов А.Е. «Перспективы использования метода эмпирических мод и вейвлетного анализа для выявления проэпилептической активности на сигналах электроэнцефалллограмм» Труды школы-семинара “Волны-2016”. Секция “Спектроскопия и томография”, с. 19-22 (2016). 66 с.

Предложен метод анализа экспериментальных сигналов ЭЭГ, основанный на разложении по эмпирическим модам и вейвлетном анализе и направленный на выделение как нормальных сонных веретен, так и проэпилептических паттернов двух типов.

Буров В.А., Дмитриев К.В., Румянцева О.Д. «Регулируемая анизотропная подсветка в корреляционных томографических системах» Труды школы-семинара “Волны-2016”. Секция “Спектроскопия и томография”, с. 23-26 (2016). 66 с.

Овчинникова Г.И., Еремеев А.П., Белугина Н.В., Гайнутдинов Р.В., Иванова Е.С., Толстихина А.Л. «Диэлектрические потери и температурная динамика доменной структуры триглицинсульфата» Труды школы-семинара “Волны-2016”. Секция “Спектроскопия и томография”, с. 27-30 (2016). 66 с.

Загурский Д.Ю., Захарова И.Г., Трофимов В.А. «Каскадный механизм возбуждения энергетических уровней в присутствии разупорядоченной фотонной структуры» Труды школы-семинара “Волны-2016”. Секция “Спектроскопия и томография”, с. 31-33 (2016). 66 с.

Буров В.А., Зотов Д.И., Румянцева О.Д. «Оценка геометро-фазовых поправок для преобразователей кольцевой антенны» Труды школы-семинара “Волны-2016”. Секция “Спектроскопия и томография”, с. 34-37 (2016). 66 с.

Кошелев О.Г. «О снижении контраста фотопроводимости по площади неоднородных кремниевых структур p⁺-n(p)-n⁺ типа из-за токов по слоям p⁺ и n⁺ типа» Труды школы-семинара “Волны-2016”. Секция “Спектроскопия и томография”, с. 38-40 (2016). 66 с.

В последние годы существенно возросло производство фотопреобразователей солнечной энергии. Это связано с значительным ростом энергопотребления и уменьшением запасов традиционных ископаемых энергоресурсов, а также с глобальными экологическими проблемами из-за потепления климата. В качестве материала для изготовления солнечных элементов (СЭ) чаще всего используется кремний. В настоящее время их доля составляет свыше 90%. КПД такого СЭ (его основного параметра) определяется прежде всего фоточувствительностью пластины кремния, из которой он изготавливается. Наличие участков пластины с низкой фоточувствительностью приводит к заметному снижению КПД. Поэтому на производстве осуществляется контроль их однородности, т.е. измерения контраста фотопроводимости по площади пластины. Для такого контроля широко используется так называемый μ-PCD (microwave photoconductive decay) метод. Этот бесконтактный метод основан на измерении времени спада фотопроводимости после её возбуждения импульсом света. Измерение производится по глубине модуляции СВЧ волны, которая отражается от исследуемой пластины или проходит через неё. Разрешающая способность такого метода определяется площадью наименьшей из областей – освещаемой или зондируемой СВЧ волной. Цель настоящей работы – детальнее рассмотреть, насколько измеряемый СВЧ методом контраст фотопроводимости может отличаться от истинного в зависимости от параметров исследуемой структуры.

Магарян К.А., Еремчев И.Ю., Каримуллин К.Р., Васильева И.А., Наумов А.В. «Люминесцентная микроскопия малых ансамблей квантовых точек CdSe, выращенных в жидкокристаллической матрице октаноата кадмия» Труды школы-семинара “Волны-2016”. Секция “Спектроскопия и томография”, с. 41-43 (2016). 66 с.

Проведено исследование малых ансамблей квантовых точек CdSe размером 2,3 нм (вплоть до единичных нанообъектов), выращенных в жидкокристаллической матрице октаноата кадмия, одного из представителей алканоатов металлов.

Кошелев О.Г., Васильев Н.Г. «О локальном определении скоростей рекомбинации неравновесных носителей заряда бесконтактным методом в объеме и на тыльной стороне пластин кремния с p-n переходами» Труды школы-семинара “Волны-2016”. Секция “Спектроскопия и томография”, с. 44-45 (2016). 66 с.

Цель работы – рассмотреть для кремниевых структур p⁺nn⁺(n⁺рp⁺) типа возможность раздельного определения времени жизни неравновесных носителей заряда в базовой области и скорости рекомбинации на её тыльной стороне путем бесконтактных измерений.

Николаев Д.А., Цысарь С.А. «Характеризация нелинейных ультразвуковых полей» Труды школы-семинара “Волны-2016”. Секция “Спектроскопия и томография”, с. 46-47 (2016). 66 с.

Работа посвящена анализу и сравнению восстановленных характеристик поля методом Фурье и численным расчетом на основе укороченного волнового уравнения Вестервельта, не учитывающего потери волны в среде. Численные расчеты проводились для акустических пучков, создаваемых круглым фокусированным поршневым излучателем, работающим на частоте f=1 МГц. Разработанный алгоритм далее планируется использовать для решения нелинейной задачи.

Жостков Р.А., Преснов Д.А., Шуруп А.С., Собисевич А.Л. «Сравнение микросейсмического зондирования и томографического подхода при изучении глубинного строения Земли» Труды школы-семинара “Волны-2016”. Секция “Спектроскопия и томография”, с. 48-51 (2016). 66 с.

Приводится сравнение двух подходов на примере анализа данных, полученных сетью сейсмических данных Plume Lithosphere Undersea Melt Experiment, расположенных в районе Гавайских островов. Особенностью представляемых результатов является то, что они получены при обработке данных с донных сейсмостанций на основе методов, изначально разработанными для работ на суше.

Пронин С.М., Вдовин В.А., Андреев В.Г. «Исследование оптических коэффициентов нанометровых пленок меди и золота в СВЧ диапазоне» Труды школы-семинара “Волны-2016”. Секция “Спектроскопия и томография”, с. 52-53 (2016). 66 с.

При взаимодействии электромагнитного излучения с металлическими пленками нанометровой толщины возникает размерный эффект, проявляющийся в аномально большом поглощении падающего излучения. Этот эффект проявляются наиболее заметно при толщине пленки сравнимой с длиной свободного пробега электронов проводимости материала пленки. Большинство работ по исследованию особенностей взаимодействия тонких пленок с электромагнитным излучением выполнено в видимом и ближнем ИК диапазонах. Коэффициенты отражения, прохождения и поглощения волн на частоте 37.5 ГГц для алюминиевых нанометровых пленок на кварцевой подложке исследованы ранее (В.Г. Андреев, В.А. Вдовин, П.С. Воронов. // Письма в ЖТФ. 2003. Т.29. С. 68-74). Оптические коэффициенты пленок хрома нанометровой толщины, синтезированных на кварцевой подложке, в диапазоне частот 0,1–1 ГГц были исследованы в работе В.Г. Андреев и др. // Письма в ЖТФ. 2015. Т. 41. Вып.4. С. 52-60. При этом было замечено, что при малых толщинах пленки теоретические и экспериментальные зависимости могут иметь значительные расхождения. Целью работы является исследование оптических коэффициентов пленок меди и золота с толщинами от 0,5 нм до 10 нм, напыленных на кварцевые стекла толщиной 2 мм.

Семенов А.Н., Великанов А.Н., Гапочка М.Г., Ли К., Луговцов А.Е., Приезжев А.В. «Влияние слабоинтенсивного излучения на длине волны 7,1 мм на микрореологические свойства эритроцитов крови человека» Труды школы-семинара “Волны-2016”. Секция “Спектроскопия и томография”, с. 54-55 (2016). 66 с.

Анализ полученных результатов показывает, что эритроциты крови человека имеют тенденцию к увеличению способности к агрегированию под действием миллиметрового излучения. Уменьшение деформируемости эритроцитов свидетельствует об уменьшении их эластичности после облучения. Данный эффект следует считать отрицательным, поскольку ухудшение деформируемости эритроцитов может нарушить микроциркуляцию крови в кровеносных сосудах малого диаметра.

Чоба М.А., Сафонов В.А., Алешин Ю.К. «Метод импедансной спектроскопии для изучения особенностей строения межфазных границ серебряного электрода» Труды школы-семинара “Волны-2016”. Секция “Спектроскопия и томография”, с. 56-60 (2016). 66 с.

Совокупность приведенныхавторами результатов позволяет заключить, что данные по кинетике электровосстановления S₂O₈^2– анионов на механически обновляемом серебряном электроде при отрицательных зарядах поверхности в целом вполне удовлетворительно согласуются с основными положениями феноменологической теории замедленного разряда.

Фролов В.И., Вдовин В.А., Андреев В.Г. «Ближнеполевой СВЧ микроскоп для измерения проводимости тонких металлических пленок» Труды школы-семинара “Волны-2016”. Секция “Спектроскопия и томография”, с. 61-64 (2016). 66 с.

Целью работы является создание ближнеполевого СВЧ микроскопа с пространственным разрешениям порядка нескольких нм и измерение распределения электрической проводимости тонких металлических пленок на диэлектрической подложке.

Джимак С.С., Шашков Д.И., Басов А.А., Кашаев Д.В., Барышев М.Г. «Применение ЯМР спектроскопии для определения низких концентраций ²H и ¹⁷О в жидких средах» Труды школы-семинара “Волны-2016”. Секция “Спектроскопия и томография”, с. 65 (2016). 66 с.

Wелью работы являлась разработка нового метода количественного определения ²H и ¹⁷О с помощью ЯМР спектроскопии c применением лантаноидного сдвигающего реагента, добавляемого в зонд в качестве внешнего ЯМР стандарта, относительно которого проводится измерение.