В связи с увеличивающимся потоком информации, в том числе научных статей, увеличивается спрос на короткие и информативные обзорные материалы, и статьи, которые позволяют быстро и комплексно ознакомится с новой для читателя темой. Молодой исследователь Лаборатории новых магнитных материалов БФУ им. И. Канта, магистрант 1 курса направления «Физика» магистерской программы «Функциональные наноматериалы и современные технологии» Мурзин Дмитрий, совместно с коллегами написал обзор по применению магнитных сенсоров в биомедицине. Информация из трехсот источников, проанализированная и резюмированная в работе, будет полезна для понимания того, что было достигнуто к 2020 году в области сенсоров магнитного поля для биомедицины и в каком направлении сейчас происходит развитие данных технологий.

О работе над обзором

Лаборатория новых магнитных материалов БФУ им. И. Канта занимается разработкой, созданием и исследованием композитов на основе сильно- и слабо-магнитных материалов, а также изучением их влияния на процессы жизнедеятельности клеток. Одно из направлений — это разработка сенсора магнитного поля на основе магнитоплазмонного кристалла (работы ведутся в сотрудничестве с Лабораторией нанооптики и метоматериалов Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова).

При анализе конкурентных преимуществ разработанного сенсора, сотрудники лаборатории обнаружили отсутствие современного обзора на данную тему, который бы кратко излагал преимущества и недостатки существующих на данный момент датчиков магнитного поля, подходящих для применения в биомедицине, а так же показывал пределы их применимости и перспективы развития.

«В то же время, мы нашли много обзоров, детально разбирающих историю, современное развитие и достижения отдельных технологий по измерению магнитного поля. Но, в связи с всё более ускоряющимся темпом жизни, многие ученые при выборе инструмента для своих исследований отдают предпочтение коротким обзорным статьям, включающим в себя сжатую информацию из сотен источников, что экономит огромное количество времени. Именно для таких исследователей и будет актуальна наша работа», — рассказал один из авторов обзора, молодой исследователь Лаборатории новых магнитных материалов БФУ им. И. Канта Дмитрий Мурзин.

В обзоре собрана и систематически проанализирована актуальная на 2020 год информация по применениям магнитных сенсоров в биомедицине. Обзор «Сверхчувствительные датчики магнитного поля для применений в биомедицине» был опубликован в авторитетном научном журнале «Sensors» издательства MDPI.

Соавторами статьи являются:

Дезмонд Маппс: Профессор Плимутского университета, Плимут, Англия
Екатерина Левада: Старший научный сотрудник БФУ им. И. Канта
Виктор Беляев: Младший научный сотрудник БФУ им. И. Канта
Александр Омельянчик: аспирант БФУ им. И. Канта
Лариса Панина: Профессор БФУ им. И. Канта и НИТУ МИСиС
Валерия Родионова: Заведующая лабораторией новых магнитных материалов БФУ им. И. Канта.

Написанная работа дает понимание принципов работы большинства развитых на данный момент техник по измерению магнитного поля, оставляя за читателем возможность легко самому продолжить изучение необходимой методики, благодаря подобранным ссылкам на актуальные научные статьи. Благодаря наличию конкретных примеров использования сенсоров магнитного поля в таких областях как, например, магнитокардиография, магнитонейрография и, развивающаяся в настоящее время, технология «лаборатория-на-чипе», читатель получает актуальные данные о достижениях сенсоров в этих и подобных им областях. Кроме того, в работе дана классификация сенсоров по областям их применения в биомедицине.

Об актуальности обзора на тему магнитной сенсорики

В некоторых биомедицинских направлениях уже давно используются разработки в области фундаментальной и прикладной физики, а о необходимости проведения междисциплинарных исследований говорит весь научный мир. Развитие магнитной сенсорики — особенно актуальная тема, поскольку существует ряд методик, позволяющих получить количественный или качественный анализ биологических систем благодаря наличию в клетках/тканях/органах магнитных меток.

К тому же, по изменению электромагнитных полей, генерируемых во время кровообращения в тканях и органах, можно сделать выводы и процессах жизнедеятельности «живых» образцов.

Основная задача состояла в том, чтобы собрать имеющуюся на момент публикации (2020 год) актуальную информацию по достижениям в области развития сенсоров магнитного поля, которые могут быть применены или уже применяются в биомедицине. Второстепенной задачей стало ознакомление читателей с основными принципами работы данных сенсоров.

По словам Дмитрия Мурзина, цель работы заключалась в предоставлении людям, занимающимся разработкой или использованием сенсоров в биомедицине, качественного и количественного анализа ограничений и преимуществ различных сенсоров в одной работе, позволяющего сократить время, затрачиваемое на поиск численных данных по чувствительности, локальности и другим параметрам во множестве статей. Результаты комплексного анализа, для удобства, сведены в таблицы и схемы.

2E3280A6-4479-4CAC-9610-C71C023860AF.jpeg

Дмитрий Мурзин:

«В связи с тем, что одним из направлений работы лаборатории является разработка сенсора магнитного поля, идея обзора родилась в процессе работы над патентом, когда появилась необходимость детального изучения и понимания особенностей существующих технологий по детектированию магнитного поля, а также их ограничений. В итоге, у нас получилось собрать внушительный массив литературных данных об особенностях существующих и только разрабатываемых сенсоров магнитного поля. Когда мы получили приглашение опубликовать статью в специальном выпуске журнала Sensors „Технологии по детектированию магнитного поля, материалы и их применение“ (журнал входит по данным Web of Science в Q1 по направлению приборы и приборно-измерительное оборудование), было принято решение использовать накопившиеся аналитические данные для написания статьи. Когда работа над публикацией только начиналась, задача по поиску информации о работе и применениях сенсоров магнитного поля в биомедицине казалась не такой сложной, но в ходе работ мы столкнулись с тем, что до этого казавшаяся нам узкой тема, оказалась очень обширной. В статью было вложено много труда и по ходу ее написания мы открыли для себя много нового. Я надеюсь, что люди, которые будут читать эту статью, тоже откроют для себя новые способы по измерению магнитных полей слабой напряженности, а собранные ссылки на статьи дадут более подробную информацию по методикам или их применениям, которые заинтересуют читателя».

Ссылка на статью здесь