Předmět Experimentální biofotonika - přednáška (MOEB1041p)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu MOEB1041p - Experimentální biofotonika - přednáška, Lékařská fakulta, Masarykova univerzita (MU).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Cíl

Předmět má poskytnout přehled o moderních experimentálních technikách využívajících elektromagnetického záření vhodných pro studium struktury, funkce a dynamiky biologických makro i mikro objektů a o metodách použitelných pro detekci, diagnózu a léčení chorob neinvazivním způsobem včetně metod využitelných v oftalmologii a optometrii.Předchozí znalosti a dovednosti studenta potřebné ke zvládnutí předmětu.Předpokládají se teoretické znalosti v rozsahu kurzu "Aplikovaná optika".Získané znalosti a dovednosti.Hlubší teoretické a zejména praktické znalosti některých moderních technik využívajících elektromagnetického záření ke studiu struktury, funkce a dynamiky biologických objektů a k detekci, diagnóze a léčení chorob.

Osnova

1. Stručný přehled (připomenutí) základních poznatků: Podstata elektromagnetického záření. Struktura látek. Struktura atomu. Struktura molekul. Energiové hladiny elektronů. Absorpce a emise záření. Atomová a molekulová spektra. Světlo. Rentgenové záření a gama záření.Laboratoř: Ukázka difrakce na mřížce. Měření spekter různých zdrojů pomocí spektrometru. Měření koherenční délky pomocí interferometru.2. Stručný přehled (připomenutí) základních poznatků: Šíření a interakce záření, elektromagnetické vlny, fotony. Popis a vlastnosti (tedy vše, co s tím souvisí včetně interference, difrakce, energie, hybnosti). Filtry světla (interferenční, neutrální, polarizační), filtry v oftalmologii. UV filtr a brýle.3. Zdroje záření, lasery (připomenutí fyzikálního principu činnosti). Typy laserů, využití v oftalmologii. Vlastnosti laserového svazku. Detektory záření (klasické fotoaparáty, digitální kamery - princip a využití v medicíně). Luxmetr. Detekce UV a IČ záření. Dálkové TV ovladače.Laboratoř: Ukázka difrakce laserového svazku na 2D objektech (otvory ve stínítku), výpočet parametrů stínítka z difrakčního obrazce.4. Interakce záření s látkou, působení záření na tkáně. Absorpce, transmise, emise + spektroskopie.5. Využití v diagnostických a terapeutických metodách: tomografie, ozařování, světelná „akupunktura“.Laboratoř: Ukázka LIBS a tomografu.6. Optické mikromanipulace. Optická pinzeta, skalpel.7. Další aplikace laserů v lékařské praxi (zejm. oční): LASIK, femto-LASIK, oční lékařství, chirurgie, stomatologie (laserová vrtačka, odstraňování trhlin ve sklovině, fotoaktivace výplní), dermatologie, kosmetika, cytometrie, mikrodisekce.Laboratoř: Praktická ukázka využití optického skalpelu - laserová mikrodisekce.8. Souhrn základních poznatků z optické mikroskopie: světlé a temné pole, Zernikeův fázový kontrast, polarizační mikroskopie, diferenciální interferenční kontrast (DIC). Metody 3D vizualizace.Laboratoř: Praktické ukázky běžných metod zvyšujících kontrast zobrazení v optickém mikroskopu.9. Souhrn základních poznatků z konfokální mikroskopie a OCT/OCM. Holografická mikroskopie. Vytváření 3D obrazu. Endoskopie.10. Fluorescenční mikroskopie a její varianty (fluorescence resonance energy transfer - FRET, total internal reflection fluorescence - TIRF), ramanovská spektroskopie, multifotonová mikroskopie, second harmonic generation - SHG, stimulated emission depletion - STED, structured illumination microscopy - SIM, light-sheet microscopy.Laboratoř: Konfokální a fluorescenční mikroskopie v biologii. Využití holografické mikroskopie pro studium živých savčích buněk.11. Fotodynamická terapie, optické biosenzory,12. Aplikace mikro- a nano-opto- technologií v medicíně (retinální náhrady), nanochirurgie.

Literatura

J. B. Pawley: “Handbook of Biological Confocal Microscopy”, 2nd Edition, Plenum Press, 1995.P. N. Prasad: “Introduction to Biophotonics”, John Wiley & Sons, Inc., 2003.

Garant

prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D.

Vyučující

prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D.Anna Petruželková