Biofotonika klasyczna i kwantowa. Cz. 2, Materiały, biosubstancje, obiekty

• Autorzy: Romaniuk, Ryszard

Warianty tytułu

EN

Classical and Quantum Biophotonics : substances, phenomena, instruments. Part 2, Materials, biosubstances, objects

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Biofotonika jest obszarem na skrzyżowaniu nauk o życiu i świetle. W porównaniu z innymi obszarami jest dyscypliną relatywnie nową. Obejmuje zastosowania światła jako źródło energii umożliwiające badania podstawowe i rozwój zastosowań w naukach biologicznych, farmaceutycznych, środowiskowych, rolniczych, oraz medycznych. Termin biofotonika i jej obecnie tak szerokie ujęcie tematyczne funkcjonuje relatywnie od niedawna, ale jednak już od kilkudziesięciu lat. Połączenie światła i wymienionych nauk funkcjonowało znacznie wcześniej. Można wymienić wiele znacznych kamieni milowych na drodze jej wczesnego i późniejszego rozwoju, poczynając od najprostszych technik mikroskopowych, fototerapie początkowo skupioną wiązką światła a potem wiązką laserową, i następnie odkrycie i rozwój białka zielonej fluorescencji, rozwój super-rozdzielczej mikroskopii fluorescencyjnej, szczypce optyczne i ich zastosowania w biologii, szerokopasmowe techniki spektroskopowe w pasmie UV-VIS-IR-MIR, pulsoksymetrię i inne optyczne techniki diagnostyczne, różne metody obrazowania a w tym optyczną tomografię koherencyjną. Biofotonika to rozwój technik diagnostycznych ale i terapeutycznych w dermatologii, okulistyce - leczenie retinopatii cukrzycowej, terapia fotodynamiczna i jej rozwój w obszarze fotoimmunoterapii. Techniki neuromodulacji i nanomanipulacji optycznej obejmują optogenetykę i niegenetyczne metody fotostymulacji. Biofotonika to zasilane i sterowane światłem nanomaszyny/nanoroboty molekularne. Biofotonika jest skorelowana z fotobiologią, fizyką i inżynierią biomedyczną, foto-elektro-biochemią, a także z kwantowymi technikami informacyjnymi, np. poprzez takie techniki jak ghost-imaging czy drug discovery. Biofotonika to złożony sprzęt laboratoryjny, biomedyczny i przemysłowy.

EN

Biophotonics is an area at the intersection of life and light sciences. Compared to other areas, it is a relatively new discipline. It covers the use of light as an energy source enabling basic research and development of applications in biological, pharmaceutical, environmental, agricultural and medical sciences. The term biophotonics and its currently broad thematic approach has been used relatively recently, but still for several decades. The combination of the light and the biology is much older. Many significant milestones in its early and recent developments can be listed, starting with the simplest microscopy techniques, focused beam phototherapy, and then the discovery and development of the green fluorescent protein, the development of super-resolution fluorescence microscopy, optical tweezers and their applications in biology, broadband spectroscopic techniques in the UV-VIS-IR-MIR spectrum, pulse oximetry and other optical diagnostic techniques, various imaging methods, including optical coherence tomography. Biophotonics is the development of diagnostic and therapeutic techniques in dermathology, ophthalmology - treatment of diabetic retinopathy, photodynamic therapy and its development in the field of photoimmunotherapy. Techniques of neuromodulation and optical nanomanipulation include optogenetics and non-genetic methods of photostimulation. Biophotonics includes nanomechanies/molecular nanorobots powered and controlled by light. Biophotonics is correlated with photobiology, biomedical physics and engineering, photo-electro-biochemistry as well as with quantum information techniques, e.g. through techniques such as ghost-imaging or drug discovery. Biophotonics to complex laboratory, biomedical but also industrial equipment.

Słowa kluczowe

PL

biofizyka; biofotonika; biochemia; fotobiologia; optyka; mikroelektronika; czujniki; nanotechnologie; technologie kwantowe

EN

biophysics; biophotonics; biochemistry; photobiology; optics; microelectronics; sensors; nanotechnologies; quantum technologies

• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 64, Nr 4
• Strony: 13--27
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz.

Twórcy

autor

Romaniuk, Ryszard

• Instytut Systemów Elektronicznych, Politechnika Warszawska

Bibliografia

• [1] B. Anwari, 2021. Grand challenges and opportunities in biophotonics, Frontiers in Photonics, doi:10.3389/fphot.2021.719131.
• [2] M. J. Padgett, R. W. Boyd, 2016, An introduction to ghost imaging: quantum and classical, Philosophical Transactions A, doi:10.1098/rsta.2016.0233.
• [3] Ch. Moodley, A. Forbes, 2022, Super-resolved quantum ghost imaging, Scientific Reports, doi:10.1038/s41598-022-14648-2.
• [4] Nanoscopy for Nanomedicine, 2023, Tu/e research groups [n4nlab.eu]
• [5] E.Śliwińska, 2002, Białko zielonej fluorescencji - ekologiczny marker transformacji genetycznej i narzędzie obserwacji procesów w żywej komórce, Prace Przeglądowe ATR Bydgoszcz, 56(1), 129-135.
• [6] Biognosys, Next generation proteomics, 2023 [biognosys.com].
• [7] Fluorescent protein base, 2023, FPbase [fpbase.org]
• [8] W. Song et al., 2014, Plug-and-play fluorophores extend the spectral properties of Spinach, JACS 136(1), 1198-1201.
• [9] Green Fluorescent Cell Lines, Innoprot.com, 2023.
• [10] Anti-GFP antibody, abcam.com, 2023.
• [11] D. Smith, et al., 2003, Sensitivity and specificity of photoaptamer probes, MCP 2(1), 11-18, doi:10.1074/mcp.M200059-MCP200.
• [12] J. H. Lakey, et al., 2022, Exploiting neutron scattering contrast variation ib biological membrane studies, doi:10.1063/5.0091372
• [13] Ch. Wu et al., 2022, Integrating mechanisms - based modelling with biomedical imaging to build practical digital twins for clinical oncology, doi:10.1063/5.0086789.
• [14] A. P. Cuny, et al., 2022, Live cell microscopy: from image to insight, doi:10.1063/5.0082799.
• [15] D. Psaltis, et al., 2006, Developing optofluidic technology through the fusion of microfluidics and optics, doi:10.1038/nature05060.
• [17] G. Peroziello, et al., 2017, Optofluidics for handling and analysis of single living cells, doi:10.1515/optof-2017-0004.
• [18] J. Dunning, et al., 2022, How woodcock produce the most brilliant white plumage patches among the birds, doi:10.1098/rsif.2022.0920.
• [19] M. Vasileiou, et.al., 2017, Biomimetic microstructures for photonic and fluidic synergies, doi:10.1515/optof-2017-0001.

Uwagi

1. 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).

2. Błędna numeracja bibliografii.

Identyfikatory

DOI

10.15199/13.2023.4.2