Biofotonika klasyczna i kwantowa. Cz. 10, Techniki laboratoryjne, optogenetyka

• Autorzy: Romaniuk Ryszard S.

Identyfikatory

DOI

10.15199/13.2024.1.1

Warianty tytułu

EN

Classical and Quantum Biophotonics. Part 10, Laboratory assays, optogenetics

• 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 w nano skali. Zainteresowanie tymi nanoprocesami, albo zawierającymi zjawisko fotoniczne, albo badane metodami fotonicznymi, bierze się z faktu że stanowią one często fundament procesów zacho dzących i odzwierciedlanych potem w makroskali całego obiektu biologicznego. Cykl artykułów na temat biofotoniki jest skrótem wy kładu prowadzonego przez autora na WEiTI Politechniki Warszaw skiej dla studentów i doktorantów. Kolejna część cyklu dotyczy optogenetyki. Poprzednie części dotyczyły obszarów badawczych i korelacji biofotoniki z pokrewnymi dyscyplinami, procesów bio fotonicznych, foto-biosubstancji, obiektów, spektroskopii, biofoto nicznych technik laboratoryjnych, w tym mikroskopii i spektroskopii ultra-rozdzielczej.

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 occur at the nanoscale are studied. The interest in these nanoprocesses, either containing a photo nic 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 biophotonics is an abbreviation of a lecture delivered by the author at the Faculty of Electronics and Information Technology of the Warsaw University of Technology for M.Sc. and PhD students. This part of the series deals with optogenetics. The previous parts concerned research areas and correlations of biophotonics with related disciplines, biophotonic processes, photo-biosubstances, objects, spectro scopy, biophotonic laboratory assays and techniques.

Słowa kluczowe

PL

biofizyka; biofotonika; biochemia; nanomedycyna; biologia kwantowa; obrazowanie wysokorozdzielcze; optogenetyka; inżynieria genetyczna

EN

biophysics; biophotonics; biochemistry; nanomedicine; quantum biology; super resolution imaging and microscopy; optogenetics; genetic engineering

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 65, Nr 1
• Strony: 6--13
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz.

Twórcy

autor

Romaniuk Ryszard S.

• Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska

Bibliografia

• [1] V. Gradinaru et al., 2009, Optical deconstruction of parkinsonian neural circuitry, Science 324 (5925):354-359, doi:10.1126/ science.1167093.
• [2] H. Tomita, et al., Channelrhodopsins provide a breakthrough insight into strategies for curing blindness, Journal of Genetics, 88(4) 409-415, doi:10.1007/s12041-009-0062-6.
• [3] Min Gu, et al., 2010, Femtosecond biophotonics: core technology and applications, Cambridge University Press, ISBN9780521882408.
• [4] T. Fehrentz et al., 2011, Optochemical genetics, Angew Chem Int Ed Engl 16, 50(51):12156-82, doi:10.1002/anie.201103236.
• [5] M. L. Rein, J.M.Deussing, 2012, The optogenetic (r)evolution, Mol Genet Genomics 287:95-109, doi:10.1007/s00438-011-0663-7.
• [6] D. Lim, et al., 2013, Optogenetic approaches for functional mouse brain mapping, Frontiers in Neuroscience. 7:54, doi:10.3389/fnins.2013.00054.
• [7] T. Kushibiki, et al., Optogenetics: Novel tools for controlling mammalian cell functions with light, HPC, Int. Journ. Photoenergy, doi:10.1155/2014/895039.
• [8] L. R. Dalton, et al., 2015, Organic electro-optics and photonics, Molecules, polymers and crystals, MRS, Cambridge University Press, ISBN:9780521449656.
• [9] G. Keiser, 2016, Biophotonics, Concepts to applications, Springer, ISBN:9811009430.
• [10] C. Boudoux, 2017, Fundamentals of biomedical optics, Blurb, ISBN:9781366451194.
• [11] Y. Yeh, V. V. Krishnan, 2018, Biophotonics Science and technology, World Scientific, ISBN-13:9789813235687.
• [12] P. E. Andersen, M. Peterson, 2019, Semiconductor laser and diode-based light sources for biophotonics, IET The Institute of Engineering and Technology, ISBN:9781785612725.
• [13] J .Ausra, et al., 2021, Wireless battery free fully implantable multimodal recording and neuromodulation tools for songbird, Nature Communications 12(1) 1968, doi:10.1038/s41467-021-22138-8.
• [14] J. A. Sachel, et al., 2021, Partial recovery of visual function in a blind patient after optogenetic therapy, Nature Medicine 27(7):1223-1229, doi:10.1038/s41591-021-01351-4.
• [15] G. Popescu, 2018-2022, Principles of biophotonics, IOP, vol.1, ISBN 9780750316392, vol 2, ISBN: 9780750316422, vol.3, ISBN:9780750316453.
• [16] V. Emiliani, et al., 2022, Optogenetics for light control of biological systems, Nature Reviews Methods Primers 2:55, doi:10.1038/s43586-022-00136-4.
• [17] S. Ohnemus, et al., 2023, Optogenetics meets physiology, Pflugers Archiv - EJP, doi:10.1007/s00424-023-02887-9.
• [18] RWD Intelligent optogenetic system 2024 [rwdstco.com/product-item/ios-465-intelligent-optogenetics-system].
• [19] TSE systems, NeuroLux Optogenetics, 2024 [tse-systems.com/ service/battery-free-wireless-optogenetic-implants].
• [20] Thorlabs Optogenetics, 2024 [thorlabs.com].

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).