Открыть главное меню
Изображения деления раковой клетки полученные с разными светофильтрами на сканирующем флуоресцентном микроскопе.

Биофото́ника — научная дисциплина, изучающая явления и методики, связанные с взаимодействием биологических объектов и фотонов[1].

Общее представлениеПравить

Биофотоника изучает различные аспекты взаимодействия биологических объектов и фотонов. В первую очередь это касается испускания, детектирования, поглощения, отражения, модификации и генерации электромагнитного излучения светового или близкого к нему диапазона в различных биологических объектах. Например, молекулах, клетках, тканях, организмах и материалах.

Выделяется два основных направления работ. Первое, к чему обычно и относят термин биофотоника — использования света для получения информации о состоянии биологических объектов. То есть, использование оптических методов для изучения и диагностики биологических молекул, клеток и тканей. В этом случае, одним из основных преимуществ является сохранение целостности мембраны исследуемых клеток[2].

Второе направление исследований, более традиционное и давно разрабатываемое — использования света в качестве инструмента воздействия на биологические ткани, то есть, как носителя энергии, например, в хирургии или терапии[1].

Некоторые примеры методов биофотоникиПравить

 
Визуализация расположения живых макрофагов в аппарате Гольджи с помощью ферстеровского резонансного переноса энергии.

Использование ферстеровского резонансного переноса энергииПравить

Так называемый ферстеровский резонансный перенос энергии (англ. Förster resonance energy transfer (FRET)), носит имя немецкого физика Теодора Ферстера описавшего его в 1946 году. Метод основан на явлении флуоресценции при переносе энергии между двумя хромофорами, донором и акцептором, который происходит без промежуточного испускания фотонов и является результатом диполь-дипольного взаимодействия между ними. Ферстеровский перенос стал одним из наиболее используемых методов в биофотонике. Он даёт возможность исследовать даже субклеточные среды[3].

ОптогенетикаПравить

Оптогенетика, один из методов биофотоники, используемый для исследований нервных клеток. Он базируется на внедрении, методами генной инженерии, в их мембрану специальных каналов — опсинов, реагирующих на возбуждение светом, которое, в свою очередь, обеспечивается применением лазеров, и оптоэлектронной аппаратуры[4].

 
Применение лазерного скальпеля.
2006 г.

Лазерный скальпельПравить

В биофотонике методом резки, абляции и спекания (соединения) кромок живой биологической ткани, является применение лазерного скальпеля. Его важным преимуществом по сравнению с обычным скальпелем является малая травматичность операции из-за незначительной ширины разреза, одновременной коагуляции сосудов и существенного снижения кровотечения. Кроме того, излучение лазера абсолютно стерильно. Вследствие всего перечисленного, период заживления раны сокращается в два-три раза[5].

См. такжеПравить

ПримечанияПравить