Кафедра физики живых систем

Основными направлениями исследований кафедры физики живых систем являются биологическая и медицинская физика и механика органов и тканей, биомедицинская информатика и инженерия, разработка и испытания медицинских изделий, искусственные органы и органозамещающие технологии, биофизика мембран, клеточная и тканевая инженерия.

Студенты и аспиранты кафедры физики живых систем обучаются и занимаются теоретическими и экспериментальными исследованиями живых систем на клеточном, органном и системном уровне в ведущих научных, медико-биологических и клинических центрах Российской академии наук и Министерства здравоохранения РФ.

О кафедре

Кафедра физики живых систем – самая первая кафедра физтех-школы биологической и медицинской физики, основана в 1965 году.
Межфакультетская кафедра физики живых систем была организована по инициативе академиков Белоцерковского О.М., Парина В.В. и Газенко О.Г. на факультете общей и прикладной физики и факультете молекулярной и химической физики Московского физико-технического института 28 июля 1965 года (приказ №199-и) - для подготовки «инженеров физиков-исследователей биофизического профиля» в области биологической и медицинской физики, механики, информатики и инженерии, по направлению 03.04.01 «Прикладная математика и физика».

Основные направления кафедры физики живых систем:
· биологическая и медицинская физика и механика,
· биологическая и медицинская информатика и инженерия,
· теоретические и экспериментальные исследования на клеточном, органном и системном уровне физических процессов происходящих в организме человека и животных в норме, патологии и при различных экстремальных состояниях,
· искусственные органы и органозамещающие технологии,
· клеточная и тканевая инженерия,
· биосовместимые материалы медицинского назначения,
· разработка и испытания медицинских изделий,
· физика визуализации изображений в медицине,
· физика биологических мембран,
· клеточная нейрофизиология.

Учебные курсы в бакалавриате

Физиология

Механизмы нормального функционирования организма,
Принципы регуляции различных систем организма и с последствиями отклонений в работе систем регуляции (элементы патологической физиологии),
Основные фундаментальные понятия, законы и теории современной нейрофизиологии,
Общие принципы строения нервной системы позвоночных и беспозвоночных,
Общие принципы регуляции функций в организме человека.

Тканевая инженерия

Клеточные культуры. Основные методы работы с ними, специфика работы с клетками разных типов.
Методы работы с первичными клеточными культурами: работа с лабораторными животными, методы выделения кардиомиоцитов и гепатоцитов
Клеточные линии.
Использование стволовых клеток, методы направленной дифференцировки.
Понятие о клеточном репрограммировании, индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК). Прямое репрограммирование.
Методы структурной организации клеточных культур: гидрогели, электроспиннинг, трехмерная печать.
Тканевая инженерия сердца, основные особенности работы с кардиомиоцитами
Электрофизиологические методы и оптическое картирование.
Основные направления развития тканевой инженерии сердца
Тканевая инженерия печени, нервной ткани, регенерация сетчатки глаза, нервной и костной ткани

Математическая биофизика

Живые системы
Колебательные и волновые явления в биологии и химии
Развитие математического аппарата теории колебаний
Волновые процессы в биологических системах.
Формирование макроскопических состояний, обладающих чертами пространственной и/или временной упорядоченности
Самоорганизация макромолекул
Пространственные аспекты свертывания крови

Методы измерений в физиологии

Измерение параметров сердечно-сосудистой системы.
Измерение параметров системы дыхания.
Микроэлектродные измерения.

Учебные курсы в магистратуре

Искусственные органы

• Принципы работы естественных органов человек;
• Изучение возможностей воспроизведения функции жизненно важных органов техническими устройствами;
• Клиническое применение искусственных органов, заменяющих утраченную функцию сердца, почек, легких, печени, поджелудочной железы, рук и ног..

Биофизика мембранных процессов

• Электростатика липидных бислоев.
• Разные типы мембранных потенциалов.
• Мембранный транспорт, включая подвижные переносчики и каналы.
• Электровозбудимые среды.
• Механизм возникновения нервного импульса; скорость его распространения.
• Элементы мембранной биоэнергетики.
• Активный транспорт и различные моторы

Трансплантационный иммунитет и клеточные технологии

• Принципы функционирования иммунной системы человека;
• Возможности клинической трансплантации жизненно важных органов человека и тканей человека;
• Современные достижения клеточных биотехнологий.

Биоматериалы в медицине

• Полимерные импланты. Функционирование в системах организма.
• Биологическая активность и формы лекарственных веществ
• Полимеры с собственной биологической активностью
• Направления использования полимерных биоматериалов

Физические процессы в органах и тканях

• Законы механики сплошных сред, гидромеханики и теории упругости, их проявления в органах и тканях;
• Механика мягких и твердых биологических тканей;
• Механика кровообращения и дыхания;
• Навыки практического использования законов механики при построении моделей процессов и систем, методы численной оценки параметров моделей, качественной и количественной оценки их адекватности.

Физика визуализации изображений в медицине

• Рентгеновский компьютерный реконструктивный томограф (КТ)
• Математические основы процессов формирования и обработки изображений
• Устройства радиоизотопной визуализации
• Физические основы получения изображений с помощью изотопов
• Принципы получения изображений с помощью ЯМР
• Методы магнитно-резонансной томографии
• Основы функциональной нейровизуализации

Руководство кафедры

Хубутия Могели Шалвович
Доктор медицинских наук, академик РАН
Заведующий кафедрой
Заико Валерий Михайлович
Кандидат физико-математических наук, доцент
Заместитель заведующего кафедрой