Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Լազերային ֆիզիկայի որոշ կիրառություններ կենսաբանական համակարգերում

Լալայան, Ասատուր Ալեքսանդրի (2016) Լազերային ֆիզիկայի որոշ կիրառություններ կենսաբանական համակարգերում. Doctor of Sciences thesis, ԵՊՀ.

[img] PDF (Abstract)
Available under License Creative Commons Attribution Non-commercial.

Download (1251Kb)
    [img] PDF (Thesis)
    Available under License Creative Commons Attribution Non-commercial.

    Download (3486Kb)

      Abstract

      Роль лазерооптических методов исследо-ваний биологических объектов особенно резко возросла в последние годы, что обусловленно существенным прогрессом в области разработок лазер-ных систем с достаточно удобным управлением различних параметров оптического излучения. Такой прогресс лазерной физики и техники, в свою очередь, привел к формированию биомедицинской оптики, как новой науч-ной дисциплины, которая включила в себя такие направления, как - оптика биологических тканей, низкоинтенсивная оптическая терапия, лазерная хирургия, фотодинамическая терапия злокачественных опухолей, неинва-зивная лазерная диагностика различных заболеваний, визуализация в реальном времени биообъектов и т.д. Cреди широкого спектра диагностических методов биомедицинской оптики особенно активно применяется метод лазерного флуоресцентного анализа ввиду высокой чувсвительности к малым количествам биоматериа-ла, вплоть до возможности регистрации одной молекулы и хорошей вос-производимости результатов. В области медицины указанный метод ис-пользуется для исследования биохимических и биофизических процессов, для оперативного контроля за поступлением и выводом из организма ле-карственных препаратов, для диагностики различных заболеваний и т. д . При исследовании внутриклеточных структур особенно важен уровень пространственного разрешения светового инструмента. В настоящее время разрабатываются схемы ближнеполевой оптической микроскопии высокого пространственного разрешения, а также развиваются альтернативные схе-мы оптической микроскопии дальнего поля, позволяющие обогнуть диф-ракционный предел и достигнуть нанометрической шкалы пространст-венного разрешения [1]. В последние годы в биологических исследованиях и медицинской практике начали широко применяться квантовые точки (КТ), которые при-надлежат новому классу люминесцентных биомаркеров [2]. Такие неор-ганические маркеры не имеют ограничений, обусловленных применением стандартных органических маркеров – люминесцирующих протеинов и начали широко применяться для визуализации и исследования различных биоструктур внутри и снаружи клетки, в условиях “in vivo” или “in vitro”. Отметим также, возросший интерес к металлическим наночастицам, которые могут быть использованы для осуществления оптического анализа в условиях малого количества биологического материала [3]. Слабые сигналы комбинационного рассеяния или флуоресценции флуорофоров могут быть значительно усилены при расположении в непосредственной близости от наночастиц, находящихся в условиях возбуждения локали-зованного плазмонного резонанса, когда электроны в наночастицах начи-нают достаточно интенсивно коллективно осциллировать в отклик на облу-чение электромагнитным излучением определённой частоты. Ատենոխոսությունը նվիրված է կենսաբանական համակարգերում ոչգծային օպտիկական որոշ երևույթների և լազերային սպեկտրասկոպիայի, ինչպես նաև նանոսկոպիայի նոր մեթոդների ուսումնասիրությանը՝ ուղղված կենսահյուսվածքների կառուցվածքային պարզաբանմանը և ժամանակակից նանոբժշկության մեթոդների զարգացմանը: Ստացվել են հետևյալ հիմնական արդյունքները. Մշակվել և իրականացվել են բաշխված հետադարձ կապով ներկա-նյութային լազերի նոր սխեմաներ, որոնք ապահովում են պիկովայրկյանային ճառագայթի վերալարումը լայն սպեկտրալ տիրույթում: Առաջարկվել և իրականացվել է մետաղական և կիսահաղորդչային նանոմասնիկների սինթեզի սխեմա` հեղուկ միջավայրում լազերային աբլյացիայի միջոցով: Պարզաբանվել են մի քանի նանոմետր չափերով կիսահաղորդչային քվանտային կետերի պարունակությամբ կոլլոիդ լուծույթների լյումինեսցենցիոն հատկությունները, գրանցվել է սպեկտրի շեղում դեպի կարճ ալիքի երկարությունների տիրույթ, որը պայմանավորված է չափային քվանտացման էֆեկտով: Ցույց է տրված լազերային գեներացիայի տարածական կառուցվածքի ազդեցությունը նանոմասնիկների չափային դիսպերսիայի վրա: Իրականացվել են մետաղ-մետաղ և մետաղ-կիսահաղորդչային կոլլոիդ նանոմասնիկների հիբրիդ համակարգերի սինթեզի սխեմաներ: Հիբրիդային մետաղական նանոմասնիկների դեպքում գրանցվել է պլազմոնային ռեզոնանսի հաճախականության և ամպլիտուդի փոփոխություն: Լիցքավորված մետաղական և կիսահաղորդչային նանոմասնիկների լուծույթում հայտնաբերվել է Շտարկի էֆեկտի ազդեցությունը Si քվանտային կետերի սպեկտրալ հատկությունների վրա: Առաջարկվել են լազերային վիրաբուժության մեջ նոր արդյունավետ սխեմաներ՝ մետաղական նանոմասնիկների և ինֆրակարմիր լազերային ճառագայթման համատեղ կիրառման դեպքում: Առաջարկվել է նանոմետրական լուծողականությամբ թունելային-օպտիկական միկրոսկոպի /նանոսկոպի/ սխեմա: Ցույց է տրվել մշակ-ված սխեմայի իրականացման հնարավորությունը էլեկտրական դաշ-տում շտարկյան սպեկտրալ շեղման միջոցով: This work is devoted to experimental investigation of some optical phenomena in biological systems and development of new methods of laser spectroscopy and high resolution microscopy (nanoscopy) towards the fluorescence diagnostics, determination of biotissue structure and applications in nanomedicine. The following main results have been obtained: For realiztion of research tasks proposed in the current thesis the new schemes of distributed feedback dye laser (DFDL) that provides continuous tuning of wavelength of picosecond laser generation in a wide spectral range have been proposed and implemented. The scheme of laser synthesis of diverse semiconductor and metallic nanoparticles by laser ablation in liquid medium has been proposed and realized. The spectral properties of nanoparticles’ colloidal solutions of several semiconductor materials have been revealed. Blue spectral shift in the area of the visible spectrum due to quantum-size effect has been registered. The influence of laser beam transverse mode structure on the size distribution of laser synthesized colloidal nanoparticles has been revealed. Laser synthesis of colloidal hybrid metal-metal and metal-semiconductor nanoparticles’ systems has been accomplished. The change in wavelength and amplitude of the plasmon resonance for hybrid metal nanoparticles has been revealed. Influence of the Stark effect on the spectral properties of Si quantum dots in the colloidal solution of semiconductor and charged metal nanoparticles has been revealed. New effective schemes of laser surgery with application of metal nanoparticles and infrared laser radiation have been proposed. New scheme of combined microscopy with jointed features of scanning tunneling and optical microscopy aimed to achieve nanometer spatial resolution in the optical range has been proposed.

      Item Type: Thesis (Doctor of Sciences)
      Additional Information: Լազերային ֆիզիկայի որոշ կիրառություններ կենսաբանական համակարգերում: Some applications of Laser physics in biological systems.
      Uncontrolled Keywords: Լալայան Ասատուր Ալեքսանդրի, Asatur Lalayan
      Subjects: Physics
      Divisions: UNSPECIFIED
      Depositing User: NLA Circ. Dpt.
      Date Deposited: 09 Nov 2016 13:20
      Last Modified: 09 Nov 2016 13:20
      URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/3758

      Actions (login required)

      View Item