Skoltech 的科學家們已經創建了一種解決方案，用於快速驗證光聲顯微鏡和斷層掃描儀的正確功能——這些設備使用可見光和紅外線範圍內的超聲波和激光輻射，無需 X 射線，就能檢測出惡性乳腺腫瘤，並有可能進行早期診斷檢測皮膚癌和 - 內窺鏡性能 - 以確定動脈粥樣硬化斑塊的類型。ACS Photonics 中描述的測試系統首次提供三個維度的光聲成像設備的快速診斷，適用於具有不同工作波長和不同解析度的設備，最高可達 10 微米。
光聲斷層掃描儀是用碳「nano-gusli」設置的
光聲成像是一種新型的醫學診斷技術，在美國已經被批准用於篩查乳腺癌，未來可以得到非常廣泛的應用，直至提出利用「內窺鏡-頻閃儀」尋找血管內的動脈粥樣硬化斑塊在斯科爾泰克。光聲學的優點是能夠根據特定的生物分子調整可視化，並且沒有有害輻射。
光聲顯微鏡和斷層掃描儀在其工作中結合了光和聲。「假設您想要可視化血管網路甚至毛細血管。這可以通過使用聲學感測器接收來自某些血細胞、紅細胞的超聲波信號來完成，該感測器是一種在超聲波頻率下工作的麥克風，這項研究的兩位負責人之一、Skoltech 教授 Dmitry Gorin 解釋說。
- 為了使紅細胞「健全」，用脈衝持續時間為幾納秒的脈衝（閃爍）激光照射紅細胞，將其調諧到光被紅細胞中的血紅蛋白分子充分吸收的波長。吸收每個激光脈衝的能量，紅細胞將其轉化為熱量並變形，成為超聲波振動的來源，以最小的衰減在生物組織中傳播，並且可以被聲學感測器檢測到。」
雖然用於乳腺癌早期檢測的光聲成像技術已經獲得美國監管機構的批准並在診所中使用，但工作人員沒有方便、標準和簡單的解決方案來快速進行系統健康檢查。
「我們想出了一個適用於醫療和實驗室光聲系統的測試對象，包括調諧到多個波長的多光譜系統。我們的系統使安裝操作員能夠快速了解系統是否在所需模式下運行，以及它是否提供了必要的靈敏度和空間解析度，」其第一作者、光子學和光子技術中心的研究生 Margarita Chetyrkina 評論道。
測試樣品有點類似於豎琴之類的弦樂器，是一個框架，其中有幾根弦被拉伸在不同的高度。它們中的每一個都是單壁碳納米管纖維 - 這種材料又由捲成圓柱體的石墨烯片組成，即一層碳原子厚的六邊形蜂窩結構。
由於對弦進行了額外的修改，特別是將兩根纖維絞合在一起，結果證明可以量化設備空間解析度的下限，這將能夠區分束的結構，或者將這樣的字元串「看」成一條直線。這使得校準系統既可用於具有 10 微米解析度的光聲顯微鏡，也可用於具有更大穿透深度和更低解析度（數百微米或十分之一毫米）的斷層掃描儀。
由於在不同高度的框架中拉伸了幾根弦，它可以用於一次檢查三個維度的可視化解析度，這將新的校準系統與文獻中先前描述的系統區分開來。
「與先前描述的校準系統中使用的材料相比，碳納米管的一個重要優勢是管子吸收的光範圍很廣，這意味著這種測試適用於同時以多個波長照射組織的多光譜設備，」補充說該研究的作者，中心光子學和光子技術 Skoltech Yuliyana Tsvetinovich 的研究生。
來自 Albert Nasibulin 教授領導的納米材料實驗室和 Dmitry Gorin 教授領導的生物光子學實驗室的 Skoltech 科學家參與了該項目。除了 Skoltech，薩拉托夫國立研究大學和芬蘭公司 Kanatu Limited 的研究人員也為這項工作做出了貢獻。
