Российские учёные создают цифровые двойники наночастиц для ранней диагностики болезней
Исследователи Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта разработали математическую модель, которая позволяет с высокой точностью прогнозировать оптические свойства наночастиц серебра. Новая технология, как сообщило Министерство науки и высшего образования России, способна стать основой для создания прорывных систем ранней диагностики заболеваний и точных методов контроля эффективности лекарственных препаратов.
Цифровые двойники вместо дорогостоящих экспериментов
В основе работы лежит уникальный алгоритм моделирования, позволяющий создавать так называемые «цифровые двойники» наночастиц — их виртуальные аналоги. Эти модели точно повторяют поведение реальных частиц при взаимодействии со светом. До сих пор подобные данные удавалось получать только в результате длительного и дорогостоящего лабораторного синтеза. Теперь же процесс можно существенно упростить и ускорить.
По словам заведующего лабораторией математического моделирования оптических свойств наноматериалов Научно-образовательного центра имени Софьи Ковалевской Андрея Зюбина, новый метод позволяет «заглянуть внутрь наноструктур» ещё до того, как они созданы. Учёные получают возможность предсказать нужные параметры — форму, размер, оптические характеристики — и лишь затем переходят к синтезу в лаборатории. Такой подход значительно сокращает материальные затраты и время на разработку.
Перспективы применения в медицине
Наночастицы серебра давно привлекают внимание медиков благодаря своим выраженным антимикробным свойствам. Они уже применяются при создании противоинфекционных покрытий, систем адресной доставки лекарств и имплантатов. Однако эффективность их использования напрямую зависит от точных физических характеристик частиц. Подбор этих параметров до сих пор осуществлялся методом проб и ошибок — теперь этот этап можно частично заменить вычислительным моделированием.
Созданный в БФУ алгоритм открывает путь к формированию новых типов наноструктур, которые невозможно было получить традиционными экспериментальными методами. В перспективе такие материалы смогут стать основой для высокочувствительных биосенсоров, применяемых в ранней диагностике онкологических и инфекционных заболеваний, а также для разработки индивидуальных терапевтических схем.
На стыке физики, биологии и цифровых технологий
Проект Балтийского университета — пример того, как междисциплинарный подход открывает новые горизонты для медицины будущего. Математика, физика света и нанотехнологии объединяются в единое цифровое пространство, где можно моделировать процессы на уровне атомов и молекул. Это направление активно поддерживается государством: разработки в сфере наномедицины входят в стратегические программы Минобрнауки России.
Эксперты считают, что внедрение цифровых двойников в сферу медицинских технологий позволит ускорить разработку новых диагностических инструментов и повысить точность анализа заболеваний. В долгосрочной перспективе это может привести к появлению персонализированных систем мониторинга здоровья, способных выявлять патологические изменения задолго до появления первых симптомов.
Российские учёные уверены: за цифровыми технологиями в наномедицине — будущее, а новые математические модели способны сделать диагностику не только точнее, но и доступнее для миллионов пациентов.
Ранее журналисты сайта «Пронедра» писали, что ученые из России и Китая создали новый стройматериал для холодных регионов
