Quantique sensible : comment les capteurs quantiques sont utilisés en médecine

Les capteurs quantiques sont des appareils de mesure de haute précision basés sur les effets du quantum

mécanique. Ils se caractérisent par une sensibilité extrêmement élevée, grâce à laquelle ils sont capables d'effectuer des mesures qui ne sont pas possibles avec des capteurs classiques.

En 2022, le volume du marché mondial du quantiqueles capteurs ont dépassé 278 milliards de dollars et, selon les analystes, au cours des 10 prochaines années, ils devraient encore tripler. Ces appareils sont utilisés dans l'automobile, la santé, l'industrie, la géologie, les transports, l'ingénierie informatique et de nombreux autres domaines. Par exemple, un gravimètre quantique, développé par l'Université de Birmingham, pourrait aider les géologues à trouver des gisements de pétrole et d'autres minéraux. Le principe de son fonctionnement repose sur des atomes "froids": leur température chute à des valeurs proches du zéro absolu, ce qui leur donne la capacité d'enregistrer des changements de gravité même subtils. Cela vous permet de détecter les vides dangereux sous terre, ce qui peut entraîner une urgence dans la mine. À l'avenir, le gravimètre pourra être utilisé dans la construction et pour surveiller le transport de marchandises.

Mais la contribution vraiment inestimable du quantumsensoriel peut apporter à la médecine. Grâce à leur sensibilité, les capteurs sont capables de capter les premiers signaux de la maladie avant même qu'ils ne puissent être "captés" par d'autres méthodes de diagnostic. Et la détection de la maladie à un stade précoce est l'un des principaux facteurs de succès du traitement.

Signaux magnétiques

L'un des principaux domaines d'application du quantiquecapteurs en médecine — magnétoencéphalographie. Cette procédure vous permet d'étudier l'état du cerveau en mesurant les champs magnétiques qui surviennent lors de son activité électrique.

Les méthodes de diagnostic les plus modernesles maladies du cerveau ne sont pas fixées par des composants magnétiques, mais par des composants électriques - par exemple, l'électroencéphalographie fonctionne selon ce principe. Mais cette procédure ne fournit pas d'informations complètes : les capteurs doivent capter un signal à travers le crâne et les tissus, et le corps humain est un mauvais conducteur de champs électriques.

Avec les champs magnétiques, tout est différent :un signal magnétique provenant d'une partie du cerveau traverse les tissus dans un état inchangé, de sorte que nous pouvons en tirer davantage de données. La difficulté est que les champs magnétiques de notre cerveau sont difficiles à capter, car leur puissance est extrêmement faible : 10 milliards de fois inférieure à celle de la Terre. Cela nécessite des appareils très sensibles, tels que des capteurs quantiques. En captant ces petits champs magnétiques, les capteurs permettent de diagnostiquer diverses tumeurs cérébrales, le syndrome d'Alzheimer ou l'épilepsie.

Ainsi, le début du processus épileptique commence parpetite zone du cortex cérébral. Avec l'aide de l'EEG et de l'IRM, il est très difficile de trouver la mise au point, mais les capteurs quantiques sont tout à fait capables d'une telle tâche. Ceci est particulièrement important lorsque le patient est sur le point de subir une intervention chirurgicale et qu'il est nécessaire de trouver la zone à retirer aussi précisément que possible.

Capteurs quantiques pour les hypersensiblesles magnétoencéphalographes existent déjà, et en 2021, l'équipe QLU, avec des scientifiques de Skoltech et de la Higher School of Economics, a développé leur nouveau type - le premier magnétomètre à semi-conducteur ultrasensible au monde pouvant fonctionner à température ambiante. Un an plus tard, QLU a attiré 33 millions de roubles d'investissements pour faire évoluer le système et créer le premier prototype de laboratoire.

Adresse de livraison

Un autre domaine de la médecine oùutilisant des capteurs quantiques, le diagnostic et la thérapie des maladies oncologiques. QLU travaille actuellement sur l'une de ces méthodes avec le laboratoire des matériaux de Gleb Sukhorukov. Le laboratoire crée des microcapsules - une sorte de récipients qui peuvent être remplis d'un médicament et injectés dans le système circulatoire. Grâce à un revêtement biologique spécial, ils peuvent être localisés dans les zones d'inflammation et d'oncologie. Nous voulons placer des nanoparticules magnétiques dans ces conteneurs - puis, à l'aide de capteurs quantiques, il sera possible de voir où ces particules sont localisées et ainsi d'identifier la tumeur à un stade précoce, ce qui augmentera considérablement les chances de succès de la maladie. Les capteurs ont déjà prouvé leur efficacité dans le suivi des particules magnétiques : récemment, QLU a testé avec succès des souris de laboratoire qui ont été injectées avec des nanoparticules et ont pu voir leur distribution dans tout le corps.

Cette méthode peut être utile non seulement pourdiagnostique, mais aussi thérapeutique. Ainsi, les complications en oncologie proviennent souvent des conséquences de la chimiothérapie, où des substances très toxiques sont utilisées. Si les nanoparticules sont liées à une capsule contenant le médicament, celui-ci peut être injecté à distance dans la tumeur. Lorsque la capsule se fixe aux cellules cancéreuses, nous la verrons, ouvrirons le récipient avec des ultrasons focalisés ou un champ magnétique et libérerons ainsi le médicament. Ainsi, il sera administré de manière ciblée aux cellules cancéreuses et agira sur elles ponctuellement, sans empoisonner tout le corps.

От реабилитации до интернета вещей

Le potentiel de la détection quantique comprendgrand potentiel pour son application. Ainsi, les capteurs quantiques peuvent aider à la réhabilitation des patients victimes d'AVC. Pour compenser les fonctions dont les zones mortes du cortex cérébral étaient responsables, par exemple la capacité de contrôler les membres, de nouvelles zones doivent être activées. C'est là que les capteurs très sensibles jouent un rôle important. Par exemple, une personne imagine qu'elle bouge la main et, à ce moment, nous activons le membre à l'aide d'un appareil spécial. Le cerveau commence à établir de nouvelles connexions neuronales. Pour l'électroencéphalographie conventionnelle, c'est une tâche très longue et difficile, mais avec des capteurs quantiques, cela devient faisable. Et à l'avenir, la connexion entre les signaux cérébraux et le mouvement des membres pourrait être utilisée pour contrôler les prothèses.

Un autre domaine prometteur du quantiquesensorique - surveillance des processus biologiques à l'intérieur de la cellule. Pour ce faire, vous devez introduire un capteur dans la cellule elle-même. Mais pour ne pas nuire à son travail, le capteur doit être de taille microscopique, et certains types de capteurs quantiques ont de telles dimensions.

En dehors de la médecine, les capteurs quantiques peuvent trouver leur propreapplication dans l'Internet industriel des objets, dans la nouvelle génération de technologies de navigation, l'étude des processus dans la croûte terrestre, par exemple, la surveillance des tremblements de terre, et dans de nombreux autres domaines.

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