Biofotonika klasyczna i kwantowa. Cz. 6 : techniki laboratoryjne, obrazowanie biochemiczne

• Autorzy: Romaniuk Ryszard

Identyfikatory

DOI

10.15199/13.2023.9.5

Warianty tytułu

EN

Classical and Quantum Biophotonics : substances, phenomena, instruments. Part 6 : laboratory assays, biochemical imaging

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Biofotonika jest dziedziną na pograniczu biologii i fotoniki. Jest obszarem badawczym i aplikacyjnym obejmującym zjawiska i procesy, substancje, obiekty w skali rozmiarowej od nanome trów do makro, jak wirusy, molekuły, organella, komórki, bakterie, membrany, tkanki, małe i większe organizmy, w aspekcie ich wła ściwości fotonicznych. Biofotonika obejmuje oprzyrządowanie laboratoryjne badawcze i standaryzowane kliniczne i ogólnego zastosowania. Aktywnym kierunkiem rozwoju biofotoniki jest jej gałąź kwantowa, gdzie badane są procesy zachodzące na ogół w nanoskali. Zainteresowanie tymi nanoprocesami, albo zawierają cymi zjawisko fotoniczne, albo badane metodami fotonicznymi, bierze się z faktu że stanowią one często fundament procesów zachodzących i odzwierciedlanych potem w makroskali całego obiektu biologicznego. Cykl artykułów na temat biofotoniki jest skrótem wykładu prowadzonego przez autora na WEiTI Politechniki Warszawskiej dla doktorantów. Kolejna część cyklu dotyczy wyso korozdzielczego obrazowania biochemicznego łączącego domeny czasu, przestrzeni, energii, biochemii i biofizyki. Poprzednie części dotyczyły korelacji biofotoniki z pokrewnymi dyscyplinami, proce sów biofotonicznych, foto-biosubstancji, obiektów, spektroskopii, biofotonicznych technik laboratoryjnych.

EN

Biophotonics is a field on the border of biology and photonics. It is a research and application area covering phenomena and processes, substances, objects in the size scale from nanometers to macro, such as viruses, molecules, organelles, cells, bacteria, membranes, tissues, small and larger organisms, in terms of their photonic properties. Biophotonics includes research and standar dized clinical and general-purpose laboratory instrumentation. An active direction in the development of biophotonics is its quantum branch, where processes that usually occur at the nanoscale are studied. The interest in these nanoprocesses, either conta ining a photonic phenomenon or studied with photonic methods, stems from the fact that they often constitute the foundation of processes that occur and are later reflected in the macroscale of the entire biological object. The series of articles on biopho tonics is an abbreviation of a lecture given by the author at the Faculty of Economics and Information Technology of the Warsaw University of Technology for PhD students. The next part of the series deals with the issues of biochemical imaging combining domains of time, space, energy, biochemistry and biophysics. The previous parts concerned research areas and correlations of biophotonics with related disciplines, biophotonic processes, photo-biosubstances, objects, spectroscopy, biophotonic labo ratory techniques.

Słowa kluczowe

PL

biofizyka; biofotonika; biochemia; nanomedycyna; oświetlenie; biomedyczne obrazowanie; mikroskopia super-rozdzielcza; obrazowanie Ramana i kwantowe

EN

biophysics; biophotonics; biochemistry; nanomedicine; lighting; biomedical superresolution imaging; superresolution microscopy; Raman and quantum imaging

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 64, Nr 9
• Strony: 25--37
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz.

Twórcy

autor

Romaniuk Ryszard

• Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska

Bibliografia

• [1] F.S.Foster et al. edit., 2000, Advances in ultrasound biomicroscopy, Ultrasound in medicine and biology, vol.26, no.1, doi:10.1016/S0301-5629(99)00096-4
• [2] K.G.Heinze, et al., 2000, Simultaneous two-photon excitation of distinct labels for dual-color fluorescence crosscorrelation analysis, PNAS 97(19) 10377-10382, doi:10.1073/pnas.180317197
• [3] A.Audoin, et al., 2008, Picosecond ultrasonics in a single biological cell, Journ. ASO, 123(5):3552, doi:10.1121/1.2934570
• [4] Yu-Chung Chang et al., 2008, Two-photon fluorescence correlation spectroscopy through a dual-clad optical fiber, Optics Express 16(17) 12640-12649, doi:10.1364/OE.16.012640
• [5] F.Marinello, et al., (edit.), 2013, Acoustic scanning probe mi croscopy, Springer, ISBN:978-3-642-27493-0, doi:10.1007/978-3-642-27494-7
• [6] D.Fu, et al., 2013, Hyperspectral imaging with stimulated Raman scattering by chirped femtosecond lasers, J.Phys.Chem. B, 117)=(16):4634-4660, doi:10.1021/jp308938t
• [7] G.deVito, et al., 2014, Fast signal analysis in rotating-polarization CARS microscopy, ODPS 1(1), doi:10.2478/odps-2014-0001
• [8] Z.Zhang, et al., 2016, Tip-enhanced raman spectroscopy, Analytical Chemistry, ACS Publications, 88(19) 9328-9346, doi:10.1021/acs.analchem.6b02093
• [9] V.A.Oleinikov, et al., Correlative microscopy: a potent tool for biomedicine, doi:10.18502/ken.v3i2.1837
• [10] Xu Yan, et al., 2018, Depth sensitivity of subsurface imaging using atomic force acoustic microscopy: FEA study, Journ of Physics Communications 2(11), doi:10.10882399-6528/aaf06b
• [11] Jun-Li Xu, et al., 2020, Time series hyperspectral chemical imaging (HCI) for investigation of spectral variations ssociated with water and plasticizers in casein based biopolymers, Journal of Food Engineering 218, 88-105, doi:10.1016/j.foodeng.2017.09.006
• [12] M.Fukuhara, et al., 2020, Feature visualization of Raman spectrum analysis with deep convolutional neural network, arXiv:2007.133354
• [13] F.S.Ruggeri, et al., 2020, Single molecule secondary structure determination of proteins through infrared absorption nanospectroscopy, Nature Communications 11, 2945, doi:10.1038/s41467-020-16728-1
• [14] D.Kurouski, et al., 2020, Infrared and Raman chemical imaging and spectroscopy at the nanoscale, Chemical Society Reviews, 49, 3315-3347, doi:10.1039/C8CS00916C
• [15] I.D.Stoev, et al., 2022 January, FLUCS - Focused light-induced cytoplasmic streaming, Wiley Analytical Science Magazine
• [16] F.Perez-Cota, et al., 2022, Picosecond ultrasonics for cell imaging and characterization, Proc.SPIE 11960-0G, doi:11.1117/12.2609638
• [17] Chemical and Biochemical Imaging, 2023, ACS publications [pubs.acs.org/journal/cbihbp]
• [18] Bruker Guide to Raman Imaging, 2023 [bruker.com/Raman-imaging]
• [19] Edinburgh Instruments, 2023, SERS [edinst.com]
• [20] Oxford Instruments, 2023, Raman imaging microscope [raman.oxinst.com]

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).