Описание:Программа спецкурса
Часть 1. Физические основы взаимодействия лазерного излучения с биологическими объектами.
1. Введение. Цели и задачи курса. Краткий обзор современного состояния и перспектив развития биомедицинской фотоники. Фундаментальные и прикладные задачи.
2. Физические явления, лежащие в основе лазерной биомедицинской диагностики. Фотовозбуждение атомов и молекул, поглощение, рассеяние, люминесценция, фотохимические реакции, миграция энергии.
3. Упругое рассеяние излучения биомакромолекулами, клетками и тканями. Однократное и многократное рассеяние. Распространение излучения в тканях. Основы теории переноса излучения и диффузии фотонов в мутных средах. Численное моделирование.
4. Квазиупругое рассеяние излучения подвижными биологическими структурами. Методы оптического смешения, гетеродинирования, доплеровской анемометрии и спеклометрии. Схемы спектрометров и анемометров. Структура сигнала. Динамические аспекты рассеяния: идеальная диффузия, направленные потоки, полидисперсность, флуктуации числа частиц, межчастичное взаимодействие.
5. Комбинационное рассеяние (КР) излучения биологическими структурами. Сравнение КР и ИК спектроскопии. Закономерности в положении и интенсивности линий. Поляризационные свойства КР. Методы измерений с высоким временным и пространственным разрешением.
6. Флуоресцентный анализ биологических объектов. Проточные флуориметры. Флуоресцентные конфокальные микроскопы. Эндо- и экзогенные зонды и сенсибилизаторы.
Часть 2. Лазерная диагностика биомакромолекул, клеток и тканей. Примеры биомедицинских приложений.
7. Основы строения и фотобиологии белков. Лазерные измерения молекулярной массы и размеров молекул в растворах. Анализ конформационной подвижности и вторичной структуры в норме и патологии.
8. Основы строения и лазерная диагностика структуры и динамики клеточных мембран.
9. Лазерная диагностика структуры и динамики молекулярных и клеточных компонентов крови в норме и патологии.
10. Лазерная диагностика тканей. Ткани с сильным рассеянием и прозрачные ткани. Методы оптической медицинской томографии. Флуоресцентная и КР диагностика патологических состояний тканей.
11. Лазерный пинцет (оптическая ловушка): принципы работы и примеры применения.
12. Основы нанобиофотоники.
13. Принципы неразрушающей диагностики. Влияние низкоинтенсивного лазерного излучения на биомолекулы, клетки, ткани и живые организмы. Лазерная терапия.