DOI: 10.17586/2226-1494-2017-17-5-775-781


УДК10.17586/2226-1494-2017-17-5-775-781

МЕТОД И ТЕХНОЛОГИЯ ДОСТАВКИ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ К БИОЛОГИЧЕСКИМ МИКРООБЪЕКТАМ



Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования: Егорова Д.А., Куликов А.В., Мухтубаев А.Б. Метод и технология доставки оптического излучения к биологическим микрообъектам // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2017. Т. 17. № 5. С. 775–781. doi: 10.17586/2226-1494-2017-17-5-775-781

Аннотация

Предмет исследования.Предложен метод и технология доставки оптического излучения с длиной волны 650 нм к биологическим одиночным микрообъектам. Доставка оптического излучения осуществляется посредством волоконно-оптического устройства, представляющего собой стандартное оптическое волокно cуменьшенным диаметром на выходном конце (конусное оптическое волокно, или оптоволоконный тейпер).Метод. Сущность метода сводится ксозданию волоконно-оптического устройства для доставки оптического излучения. В работе предложена технология изготовления образцов оптоволоконных тейперов при помощи аппарата для сварки оптических волокон. Описан процесс формирования защитного покрытия, непрозрачного для оптического излучения. Для получения равномерного распределения интенсивности выходящего оптического излучения осуществлена подготовка торца оптоволоконного тейпера. Проведено исследование расходимости оптического излучения, выходящего из торца оптоволоконного тейпера. Основные результаты. Предложенный метод изготовления позволил создать оптоволоконный тейпер с диаметром перетяжки 15±5 мкм. Проведенное исследование расходимости оптического излучения показало, что диаметр поля на расстоянии не более 200 мкм до микрообъекта составляет приблизительно 19 мкм и не превышает диаметр перетяжки тейпера. Практическая значимость. В отличие от других существующих способов доставки оптического излучения, волоконный тейпер с диаметром перетяжки 15±5 мкм позволяет воздействовать не только на отдельные клетки, но и на определенные области клеток, размер которых превышает диаметр перетяжки.С помощью манипулятора торец волоконного тейпера можно подвести в необходимую область без перекрытия объекта на требуемое расстояние непосредственно в среде, в которой размещены биологические объекты (культуры клеток).


Ключевые слова: ионная проницаемость биологических мембран, оптоволоконный тейпер, конусное оптическое волокно, доставка оптического излучения, облучение биологических объектов, расходимость лазерного излучения

Благодарности. Выражаются персональные благодарности профессору Н.В. Никонорову и его научной группе за помощь в проведении работ по напылению диоксида титана. Работа выполнена в Университете ИТМО при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (проект № 03.G25.31.0245).

Список литературы
 1.          Ревин В.В., Максимов Г.В., Кольс О.Р. Биофизика:учебник.Саранск: Мордовскийун-т, 2002. 156 с.
2.          Stein W.D. Transport and Diffusion Across Cell Membranes. San Diego: Academic Press, 1986. 704 p.
3.          Moore P., Ridgway T.D., Higbee R.G., Howard E.W., Lucroy M.D.Effect of wavelength on low-intensity laser irradiation-stimulated cell proliferation in vitro//Lasers in Surgery and Medicine. 2005.V.36. N1. P. 8–12.doi: 10.1002/lsm.20117
4.          Siuda E.R., Copits B.A., Schmidt M.J. et. al. Spatiotemporal control of opioid signaling and behavior // Neuron. 2015. V. 86. N 4. P. 923–935. doi: 10.1016/j.neuron.2015.03.066
5.          Rounds D.E., Chamberlain E.C., Okigaki I. Laser radiation of tissue cultures//Annals of New York Academy of Science. 1965.V. 28. N 122.P. 713–727.doi: 10.1111/j.1749-6632.1965.tb20253.x
6.          Johnson F.M. Olson R.S., Rounds D.E. Effects of high-power green laserradiation on cells in tissue culture// Nature. 1965.V. 205. N4972.P. 721–722.doi: 10.1038/205721a0
7.          Ong W.-K., Chen H.-F., Tsai Ch.-T.et. al. The activation of directional stem cell motility by green light-emitting diode irradiation// Biomaterials.2013.V. 34. N 8. P. 1911–1920.doi: 10.1016/j.biomaterials.2012.11.065
8.          Arany P.R., Cho A., Hunt T.D. et. al. Photoactivation of endogenous latent transforming growth factor-β1 directs dental stem cell differentiation for regeneration//Science Translational Medicine. 2014.V. 6. N 238. P. 238ra69. doi: 10.1126/scitranslmed.3008234
9.          Mvula B., Mathope T., Moore T., Abrahamse H. The effect of low level laser irradiation on adult human adipose derived stem cells // Lasers in Medical Science. 2008. V. 23. N 3. P. 277–282. doi: 10.1007/s10103-007-0479-1
10.       Баган В.А., Никитов С.А., Чаморовский Ю.К., Шатров А.Д. Исследование свойств активных оптических конусных волокон с двойной оболочкой// Радиотехника и электроника. 2010. Т. 55. № 10.С. 1234–1242.
11.       Brambilla G., Xu F., Horak P. et. al. Optical fiber nanowires and microwires: fabrication and applications // Advances in Optics and Photonics. 2009. V. 1. P. 107–161.doi: 10.1364/AOP.1.000107
12.       Kbashi H.J. Fabrication of submicron-diameter and taper fibers using chemical etching // Journal of Materials Science and Technology. 2012. V. 28. N 4. P. 308–312. doi: 10.1016/s1005-0302(12)60059-0
13.       Harun S.W., Lim K.S., Tio C.K., Dimyati K., Ahmad H. Theoretical analysis and fabrication of tapered fiber // Optik. 2013. V. 124. N 6. P. 538–543. doi: 10.1016/j.ijleo.2011.12.054
14.       Lim K.S., Harun S.W., Arof H., Ahmad H. Fabrication and applications of microfiber // Selected Topics on Optical Fiber Technology. 2012. P. 478–508. doi: 10.5772/31123
15.       Плешивцев Н.В. Катодное распыление.М.: Атомиздат, 1968.347 с.
16.       Lefevre H.С.The Fiber Optic Gyroscope. Boston:Artech House, 1993.313p.
Информация 2001-2017 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика