Skoltech 的科学家们已经创建了一种解决方案，用于快速验证光声显微镜和断层扫描仪的正确功能——这些设备使用可见光和红外线范围内的超声波和激光辐射，无需 X 射线，就能检测出恶性乳腺肿瘤，并有可能进行早期诊断检测皮肤癌和 - 内窥镜性能 - 以确定动脉粥样硬化斑块的类型。ACS Photonics 中描述的测试系统首次提供三个维度的光声成像设备的快速诊断，适用于具有不同工作波长和不同分辨率的设备，最高可达 10 微米。
光声断层扫描仪是用碳“nano-gusli”设置的
光声成像是一种新型的医学诊断技术，在美国已经被批准用于筛查乳腺癌，未来可以得到非常广泛的应用，直至提出利用“内窥镜-频闪仪”寻找血管内的动脉粥样硬化斑块在斯科尔泰克。光声学的优点是能够根据特定的生物分子调整可视化，并且没有有害辐射。
光声显微镜和断层扫描仪在其工作中结合了光和声。“假设您想要可视化血管网络甚至毛细血管。这可以通过使用声学传感器接收来自某些血细胞、红细胞的超声波信号来完成，该传感器是一种在超声波频率下工作的麦克风，这项研究的两位负责人之一、Skoltech 教授 Dmitry Gorin 解释说。
- 为了使红细胞“健全”，用脉冲持续时间为几纳秒的脉冲（闪烁）激光照射红细胞，将其调谐到光被红细胞中的血红蛋白分子充分吸收的波长。吸收每个激光脉冲的能量，红细胞将其转化为热量并变形，成为超声波振动的来源，以最小的衰减在生物组织中传播，并且可以被声学传感器检测到。”
虽然用于乳腺癌早期检测的光声成像技术已经获得美国监管机构的批准并在诊所中使用，但工作人员没有方便、标准和简单的解决方案来快速进行系统健康检查。
“我们想出了一个适用于医疗和实验室光声系统的测试对象，包括调谐到多个波长的多光谱系统。我们的系统使安装操作员能够快速了解系统是否在所需模式下运行，以及它是否提供了必要的灵敏度和空间分辨率，”其第一作者、光子学和光子技术中心的研究生 Margarita Chetyrkina 评论道。
测试样品有点类似于竖琴之类的弦乐器，是一个框架，其中有几根弦被拉伸在不同的高度。它们中的每一个都是单壁碳纳米管纤维 - 这种材料又由卷成圆柱体的石墨烯片组成，即一层碳原子厚的六边形蜂窝结构。
由于对弦进行了额外的修改，特别是将两根纤维绞合在一起，结果证明可以量化设备空间分辨率的下限，这将能够区分束的结构，或者将这样的字符串“看”成一条直线。这使得校准系统既可用于具有 10 微米分辨率的光声显微镜，也可用于具有更大穿透深度和更低分辨率（数百微米或十分之一毫米）的断层扫描仪。
由于在不同高度的框架中拉伸了几根弦，它可以用于一次检查三个维度的可视化分辨率，这将新的校准系统与文献中先前描述的系统区分开来。
“与先前描述的校准系统中使用的材料相比，碳纳米管的一个重要优势是管子吸收的光范围很广，这意味着这种测试适用于同时以多个波长照射组织的多光谱设备，”补充说该研究的作者，中心光子学和光子技术 Skoltech Yuliyana Tsvetinovich 的研究生。
来自 Albert Nasibulin 教授领导的纳米材料实验室和 Dmitry Gorin 教授领导的生物光子学实验室的 Skoltech 科学家参与了该项目。除了 Skoltech，萨拉托夫国立研究大学和芬兰公司 Kanatu Limited 的研究人员也为这项工作做出了贡献。
