Мария Боровкова

«Жизнь ученого – в путешествиях»: биофотоник Мария Боровкова – о том, как добиваться успеха, учась и работая в трех странах

Большинство знает, фотоника – это научная область, в которой изучают прикладные аспекты работы с оптическими сигналами, однако для многих она все равно остается не самой очевидной дисциплиной. По словам аспирантки Университета Оулу и Университета ИТМО Марии Боровковой, обучающейся в Финляндии по программе двойного диплома, фотоника – это прежде всего бесчисленное количество применений оптических сигналов в разработке устройств и технологий, которые призваны сделать жизнь человека легче. Биофотоника, которой сегодня занимается аспирантка, решает одни из самых актуальных вопросов на планете – проблему диагностики рака, болезни Альцгеймера и многие другие. Мария Боровкова рассказала ITMO.NEWS, почему фотоника – сверхважная область, в чем прелесть жизни современных ученых и какие возможности не стоит упускать, пока ты учишься.

Сейчас ты аспирантка сразу в двух университетах – в Финляндии и в России. Расскажи, как получилось, что ты задействована в работе сразу нескольких вузов?

Сейчас я нахожусь в Университете Оулу (Оулу, Финляндия), здесь я прохожу обучение в качестве аспиранта. На данный момент, договор о совместной образовательной программе с Университете ИТМО находится в процессе заключения. Таким образом, в случае успешного завершения моего обучения, я должна получить сразу две степени: Doctor of Science (Technology) от Университета Оулу и кандидат физико-математических наук (Оптика) от Университета ИТМО.

В Оулу я нахожусь уже год и работаю в составе научной группы, всего же программа длится четыре года. Параллельно я работаю с научным руководителем из Санкт-Петербурга над диссертацией, которую буду защищать в России. По программе я смогу приехать обратно в Петербург на период от шести месяцев до двух лет, чтобы закончить свое исследование в России. Бакалавриат и магистратуру я закончила в Университете ИТМО, однако у меня есть еще и диплом Университета Рочестера – туда я ездила на год в рамках еще одной программы двойного диплома.

Мария Боровкова и Евгений Стрепитов
Мария Боровкова и Евгений Стрепитов

Ты уже несколько лет фундаментально занимаешься фотоникой. Для тех, кто находится вне этой профессиональной области, это не такое очевидное направление, как, скажем, программирование или хакинг. Расскажи, про что эта наука для тебя, и что в ней особенного, что ты решила посвятить себя ей?

Моя область – это биофотоника, которая в свою очередь является частью фотоники. Это значит, я работаю с оптическим излучением, с помощью которого я изучаю биологические объекты. В качестве биологических объектов могут выступать образцы тканей органов человека и животных, листья деревьев, продукты питания и многое другое. Так, на данный момент я провожу различные исследования на образцах рака человека, мозга с болезнью Альцгеймера и эпилепсией, а также на образцах кожи и мышц животных – довольно много разных биологических образцов.

Говоря в общем, я посылаю свет в биологический образец и анализирую свет, который вышел из него, а значит провзаимодействовал с его структурой. Такие эксперименты я провожу как в режиме на пропускание, так и на отражение. Я анализирую свойства света, которые меняются после взаимодействия с образцом: интенсивность излучения, спектральный состав, поляризационные свойства. Таким образом, часть моей работы связана со спектроскопией – изучением спектров различных веществ в заданном частотном диапазоне.

Терагерцовая спектроскопия. Источник: dailytechinfo.org
Терагерцовая спектроскопия. Источник: dailytechinfo.org

В Санкт-Петербурге я занимаюсь терагерцовой спектроскопией. Терагерцовое излучение в диапазоне электро-магнитных волн находится между инфракрасным излучением и радиоизлучением, его также называют дальним инфракрасным или субмиллиметровым. Преимущества использования терагерцового излучения заключаются в том, что многие предметы прозрачны в этом диапазоне, многие молекулы имеют специфические спектральные характеристики в именно в терагерцовом диапазоне частот, а кроме того, это излучение не ионизирующее, а значит, гораздо менее вредно для человека, чем, например, рентгеновское излучение. На данный момент терагерцовая биофотоника – очень активно развивающаяся и очень перспективная область науки.

В Университете Оулу я провожу исследование по поляриметрии биотканей. Для этого я использую поляризованное видимое излучение красного цвета, оно входит в так называемое «терапевтическое окно», которое за счет рассеивающих и поглощающих свойств компонентов биологической ткани обеспечивает наибольшую глубину проникновения в биоткань. Особенность красного света каждый может проверить на простом эксперименте. Включите фонарик на телефоне и закройте его пальцем. Вы увидите две вещи: во-первых, пальца недостаточно, чтобы полностью перекрыть свет, а во-вторых, свет, который прошел через палец, – красный. Белый свет фонарика, на самом деле, не белый, он состоит из спектра цветов от инфракрасного до ультрафиолетового. За счет меньшего рассеяния только длинноволновая часть спектра фонарика может пройти сквозь палец, и поэтому мы видим красный свет.

Университет Оулу. Источник: unipage.net
Университет Оулу. Источник: unipage.net

В исследованиях по поляриметрии биоткани мы используем циркулярную поляризацию, потому что этот вид поляризации наиболее стабилен при взаимодействии с веществом. Мы направляем красное циркулярно поляризованное излучение на ткань под определенным углом, оно проходит сквозь ткань и рассеивается в ней. С той же самой стороны от образца, что и источник, но на некотором расстоянии от него, мы регистрируем излучение, которое вышло из образца и анализируем его поляризационные свойства. Такая технология очень чувствительна к морфологической структуре образца, с помощью нее можно различать структуры субклеточного размера. Таким образом, тема моей диссертации Polarization and terahertz imaging for food and biomedical diagnostics.

Как так получилось, что ты стала заниматься именно биофотоникой?

Мне всегда была страшно интересна эта область. В Университете ИТМО есть лаборатория терагерцовой биомедицины, я поступила в нее в магистратуре. Больше всего меня вдохновило то, что эта область науки имеет огромный потенциал для применений. Все, что связано со здоровьем человека и животных, всегда очень актуально, и каждый понимает ценность разработок в этой области.

Например, каждый знает, зачем нужны новые технологии для диагностики рака, все знают, что такое болезнь Альцгеймера, каждый понимает, что продукты питания должны быть качественными – от этого зависит наше здоровье и, как сейчас принято говорить, качество жизни.

Проникновение света сквозь ткани. Источник: biophotas.com
Проникновение света сквозь ткани. Источник: biophotas.com

Однако работа с биологическими объектами - это довольно сложный процесс. Во-первых, в отличие от любых других объектов, биологические объекты нестабильны. Например, ты работаешь с кусочком мяса, измеряешь его, а он за время работы сохнет. Просто с течением времени, у него изменяется структура и оптические свойства, и через 5 минут образец уже не такой, как был. Из-за этого иногда очень сложно оценить результаты некоторых экспериментов и разделить эффект от наших манипуляций в рамках исследований и эффект от процессов, которые самостоятельно происходят в образце.

Для того, чтобы образец изучить качественно и без спешки, его надо зафиксировать так, чтобы он стал стабильным. Это непростой процесс, и проводить его стоит очень аккуратно; используемые реагенты ни в коем случае нельзя трогать, их пары нельзя вдыхать. Разумеется, такие ценные образцы как образцы органов с патологиями мы в основном изучаем уже в зафиксированном состоянии.

Ты ездила в США, в Рочестерский Университет, в период обучения в магистратуре. Расскажи про интересный опыт обучения за рубежом, который у тебя накопился за эти годы.

Это была совместная образовательная программа Университета ИТМО с Университетом Рочестера (University of Rochester). Я очень благодарна своему вузу, который отправил меня в США, где я провела год в Университете Рочестера (Рочестер, штат Нью-Йорк). Начать стоит с того, что это очень известное место для всех, кто знает, что такое оптика, и работал с этой областью когда-либо. Такие известные оптические гиганты как Kodak, Xerox, Bausch and Lomb начали свой путь именно оттуда. К слову, именно там изобрели оптоволокно. Там же есть замечательный институт оптики (Institute of Optics), в котором учились я и еще двое студентов из Университета ИТМО.

Рочестерский Университет. Источник: enrollment.rochester.edu
Рочестерский Университет. Источник: enrollment.rochester.edu

В Университете Рочестера нашим главным направлением была оптика. У нас была геометрическая оптика, квантовая оптика, проектирование оптических систем, производство стекол, лабораторные занятия и другие дисциплины. С одной стороны, это было широкое фундаментальное образование, с другой, что самое прекрасное, оно было рассчитано на практическое применение. На парах давали конкретные задачи, каждый преподаватель имел опыт работы в индустрии и давал реальный кейсы из практики. Мы получали уникальные знания, которые невозможно прочитать в статье, в учебнике или найти в интернете. Программа была рассчитана на год, поэтому она была очень концентрированная.

Есть ли у тебя опыт участия в профильных соревнованиях?

По результату как раз одного из профильных соревнований я работаю сейчас в Университете Оулу. Я выиграла грант имени Марии Склодовской-Кюри от европейского сообщества Horizon 2020 на проведение исследований в Университете Оулу в рамках аспирантской программы на четырехлетний срок. Моя программа называется I4future - Imaging for the Future: Novel Imaging and Characterization Methods in Bio, Medical and Environmental Research and Technology Innovations. Всего в программе задействовано 20 человек самых разных специальностей (биологи, медики, химики, физики, биофизики, инженеры окружающей среды, металлурги), которые объединены одной темой – новые технологии визуализации. Кроме того, я победила в номинации «лучший диплом» за свой магистерский диплом «Метод определения концентрации воды в биологических объектах с помощью импульсной терагерцовой спектроскопии» на кафедре, на факультете и в межуниверситетском конкурсе.

Также я была лауреатом различных международных грантов. Так, я и Алауди Денисултанов первыми в России получили престижную стипендию профессиональной ассоциации ученых и исследователей Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) Microwave Theory and Techniques Society. Это научное сообщество имеет внушительную историю и накопленный опыт, в нем присутствуют как ученые, так и люди из индустрии.

Мария Боровкова и Алауди Денисултанов
Мария Боровкова и Алауди Денисултанов

Почему после магистратуры ты приняла решение поступать в Университет Оулу?

Эту идею мне предложил мой научный руководитель, который и увидел программу I4future. До этого момента я ничего не знала про Оулу, хотя позже поняла, что множество ученых, публикации которых я читала в свое время, работают в Университете Оулу. Я состою в научной группе биофотоники, здесь изучают различные биологические процессы с помощью таких технологий, как оптический пинцет, спекл-интерферометрия, рамановская, инфракрасная, видимая спектроскопия, фотодинамическая терапия, поляриметрия, конфокальная микроскопия и другие – все это позволяет проводить комплексное исследование в области биофотоники.

Какие ты видишь для себя перспективы заниматься наукой в России и в других странах?

Перспективы заниматься наукой есть как в России, так и во многих других странах. Сейчас мне очень нравится то место, где я нахожусь. После завершения аспирантуры я могу попробовать остаться в составе научной группы, однако это не совсем то, к чему я стремлюсь. Дело в том, что жизнь современного ученого – она вся в путешествиях. Это нормально, что ты получил диплом в одном университете, поехал делать PhD в другом университете, а потом поехал работать в третий.

Более того, такие процессы мотивируются, потому что, переезжая из университета в университет, ты привозишь с собой связи, опыт работы и, таким образом, многое привносишь. Я бы хотела идти дальше на PostDoc. Мне очень нравится в Оулу, но для своего дальнейшего профессионального развития я, наверное, буду рассматривать другие университеты.

Сайт оптического научного сообщества. Источник: osa.org
Сайт оптического научного сообщества. Источник: osa.org

Опираясь на свой опыт, скажи, какие возможности не стоит упускать еще во время обучения в вузе?

Не стоит пропускать никакие конкурсы. Даже если кажется, что шансов выиграть совсем нет, нужно обязательно поучаствовать! Если вы не выиграете в этот раз, то как минимум подготовленный материал можно использовать как базу для участия в следующем конкурсе. Это очень важно особенно для тех, кто хотел бы после вуза заниматься наукой. К сожалению (или к счастью?) в научной сфере все происходит на конкурсной основе, и это конкурсы не заканчиваются никогда, со временем они становятся все более и более серьезными. Поэтому навык написания мотивационных писем и составления конкурсной документации точно пригодится.

Вообще, у стипендий и грантов есть свойство следовать друг за другом – если вы выиграли одну стипендию, вам уже легче будет выиграть следующую и так далее. О том, какие проводятся международные конкурсы в области фотоники, можно узнать на сайтах крупных научных сообществ, таких как OSA, SPIE, IEEE. Кроме того, в Университете ИТМО, например, есть Студенческая оптическая ячейка, которая в рамках своей деятельности отслеживает информацию о всевозможных конкурсах и помогает участникам заполнять заявки. Я считаю, что студентам очень полезно участвовать в деятельности таких ячеек, это очень благоприятное пространство для самовыражения и приобретения новых навыков.

Возможность проявить свои способности, поступить в лучшие вузы страны и заявить о себе крупнейшим работодателям страны предоставляет и всероссийская олимпиада «Я — профессионал». Участникам олимпиады предлагается пройти испытания по 27 направлениям. Медалисты и победители получат максимальный балл при поступлении в ведущие университеты России, в том числе в Университет ИТМО, который является куратором трех направлений — «Компьютерные и информационные науки», «Информационная безопасность» и «Фотоника». Регистрация на соревнование стартовала 7 ноября, однако на олимпиаду уже успели записаться свыше 50 тысяч человек. Не упустите и вы свой шанс, регистрация продолжается на официальном сайте олимпиады.

Редакция новостного портала
Архив по годам:
Пресс-служба