Biofotonika klasyczna i kwantowa. Cz. 7 : techniki laboratoryjne, obrazowanie termoakustyczne, fotoakustyczne, fototermalne

• Autorzy: Romaniuk Ryszard S.

Identyfikatory

DOI

10.15199/13.2023.10.3

Warianty tytułu

EN

Classical and Quantum Biophotonics. Part 7 : laboratory assays, thermoacoustic, photoacoustic, photothermal imaging

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Biofotonika jest dziedziną na pograniczu biologii i fotoniki. Jest obszarem badawczym i aplikacyjnym obejmującym zjawiska i pro cesy, substancje, obiekty w skali rozmiarowej od nanometrów do makro, jak wirusy, molekuły, organella, komórki, bakterie, membra ny, tkanki, małe i większe organizmy, w aspekcie ich właściwości 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 nanoskali. Zainteresowa nie tymi nanoprocesami, albo zawierającymi zjawisko fotoniczne, albo badane metodami fotonicznymi, bierze się z faktu że stanowią one często fundament procesów zachodzących i odzwierciedla nych potem w makroskali całego obiektu biologicznego. Cykl ar tykułów na temat biofotoniki jest skrótem wykładu prowadzonego przez autora na WEiTI Politechniki Warszawskiej dla doktorantów. Kolejna część cyklu dotyczy obrazowania fotoakustycznego, ter moakustycznego i fototermalnego. Poprzednie części dotyczyły obszarów badawczych i korelacji biofotoniki z pokrewnymi dyscy plinami, procesów biofotonicznych, foto-biosubstancji, obiektów, spektroskopii, biofotonicznych 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 Uni versity of Technology for PhD students. This part of the series deals with the issues of photoacoustics, thermoacoustics and photothermal imaging. 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 fotoakustyczne; obrazowanie termoakustyczne i fototermalne; biomikroskopia SPM/AFM; mikroskopia pola bliskiego

EN

biophysics; biophotonics; biochemistry; nanomedicine; quantum biology; photoacoustic imaging; thermoacoustic andphotothermal imaging; SPM/AFM biomicroscopy; near field microscopy

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 64, Nr 10
• Strony: 15--23
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz.

Twórcy

autor

Romaniuk Ryszard S.

• Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska

Bibliografia

• [1] O. Marti, et al, 1988, Scanning probe microscopy of biological samples and other surfaces, J. Microsc. 152(3) 803-809, doi:10.1111/j.1365-2818,1988.tb01452.x.
• [2] L. W. Kessler, Review of scanning laser acoustic microscopy - imaging applications, J.ASA 84(S1): 69-75, doi:10.1121/1.2026435.
• [3] A. Majumdar, 1999, Scanning thermal microscopy, ARMS 29(505-585), doi:101146/annurev.matsci.29.1.505.
• [4] A. Hammiche, 1999, Photothermal FT-IR spectroscopy: A step forward towards FT-IR microscopy at a resolution better than the diffraction limit, Applied Spectroscopy 53(7), doi:10.1366/0003702991947379.
• [5] A. S. Basu, et al, 2004, Scanning thermal lithography: maskless submicron thermochemical patterning of photoresist by ultra compliant probes, J. Vacum Science and technology B 22(6) 32317-3220 doi:10.1116/1.1808732.
• [6] J. Ye, et al., 2007, Scanning thermal probe microscopy: nano thermal analysis with Raman microscopy, Microscopy and Analysis,[www.microscopy-analysis.com].
• [7] V. Octeau, et al., 2009, Photothermal absorption correlation spectroscopy, ACS Nano 3(2) 345-350, doi:10.1021/nn800771m
• [8] K. H. Michaelian, 2010, Photoacoustic IR spectroscopy: Instrumentation, applications and data analysis, Wiley, ISBN:978-3- 527-63321-0.
• [9] V. Ntziachristos, et al., 2010, Molecular imaging by means of multispectral optoacoustic tomography MSOT, Chem. Rev. 110, 2783-2794, doi:10.1021/cr9002566.
• [10] A. Taruttis, et al., 2015, Advances in real-time multispectral optoacoustic imaging and its applications, Nat.Photon 9, 219-227, doi:10.1038/nphoton.2015.29.
• [11] D. V. Voronine, et al, 2016, The dawn of quantum Biophotonics, Optics in Our Time, doi:10.1007/978-3-319-31903-2_7.
• [12] J. Miyazaki, T. Kobayashi, 2017, Photothermal microscopy for high sensitivity and high resolution absorption contrast imaging of biological tissues, MDPI Photonics 4(2) 32, doi:10.3390/ photonics4020032.
• [13] S. Jeon, et al., 2019, Review on practical photoacoustic microscopy, Photoacoustics 15(09) 100141, doi:10.1016/j. pacs.2019.100141.
• [14] R. H. Edgar, et al. 2019, Bacteriophage-mediated identification of bacteria using photoacoustic flow cytometry, J. Biomedical Optics 24(11):115003, doi;10.1117/1.JBO.24.11.115003.
• [15] Y. Yang et al., 2020, Applied current thermoacoustic imaging for biological tissues, Technol.Health care 28(1), 57-65, doi:10.3233/THC-209007.
• [16] E. Meyer, et al., 2021, Scanning probe microscopy, the lab on a tip, Springer, ISBN:978-3-030-37089-3, doi:10.1007/#isbn.
• [17] Soon-Woo Cho, et al., 2021, High-speed photoacoustic microscopy: a review dedicated on light sources, Photoacoustics 17(12), 100291, doi:10.1016/j.pacs.2021.100291.
• [18] SENO Medical, 2023 [senomedical.com].
• [19] ENDRA Life Sciences, 2023 [endrainc.com].
• [20] nanonics, 2023 [nanonics.co.il].
• [21] G. J. Tserevelakis, et al., 2023, Deep learning-assisted frequency-domain photoacoustic microscopy, Optics Letters 48(10), 2720-2723.
• [22] Photoacoustics, 2023, Elsevier, ISSN 2213-5979.

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).