بیوفوتونیک

این یک مرز جدید علم است که از نور برای تشخیص پزشکی، بیوسنس اپتیکی، مهندسی بافت لیزر و نور فعال درمان استفاده می کند. بیوفوتونیکها یک رشته تحقیق عمده برنامه ما هستند. در سطح اساسی، برنامه ما شامل مطالعه فرآیندهای فعال فعال در سطح سلولی و بافت است. تصویربرداری نوری با استفاده از میکروسکوپ نزدیک میدان، میکروسکوپ پاپوکال و توموگرافی مختلط اپتیکی برای مطالعه ساختار و پویایی هر دو در سطح سلولی و بافت مورد استفاده قرار می گیرد. یک جنبه مهم برنامه ما استفاده از فرآیندهای نوری غیر خطی مانند تولید دوم هارمونیک، تولید فرکانس جمع، تحریک دو فوتون و پراکندگی رامان ضد استوکس یکپارچه (CARS) است. CARS یک روش قدرتمند برای تصویربرداری مولکولی ارائه می دهد: استفاده از ارتعاش رامان به عنوان نشانگر زیستی خاص. تصویربرداری CARS همراه با تصویربرداری با استفاده از فرآیند غیرخطی تولید فرکانس مجموع نیز برای هر دو آزمایش in-vitro و in-vivo مورد استفاده قرار می گیرد. ما در حال توسعه جدید فلوروفور دو فوتون هستند؛ نقاط کوانتومی پراکنده و سطح کاربردی؛ و تبدیل نانوذرات حاوی نادر خاک و همچنین پروب CARS برای نمایش تصویربرداری چند بعدی

تصویربرداری نوری چند منظوره برای ایجاد بینش اساسی در سطح مولکولی بر روی چنین فرآیندهای بیولوژیکی مانند بیان ژن، پیشرفت چرخه سلولی، تحولات بدخیم و مرگ سلولی مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان مثال، CARS و تصویربرداری فلورسانس هیبرید دو فوتون (TPEF) اخیرا معرفی شده است: گروه ما برای نظارت بر توزیع زیر سلولی انواع اصلی ماکرومولکول ها (پروتئین ها، لیپیدها، DNA و RNA) در طول دوره سلولی و در طی انتشار آپوپتوز . علاوه بر این، ترکیبی از این تکنیک های تصویربرداری با رویکرد طیف سنجی رامان کم برای هر دو تصویربرداری از ماکرومولکول ها و اندازه گیری های تقریبا هم زمان از غلظت های موضعی خود را در سایت های زیر سلولی مورد علاقه، مانند ارگان های سیتوپلاسمی و محدوده در هسته سلول را قادر می سازد. ترکیبی از طیف سنجی رامان و تصویربرداری CARS / TPEF با هدف شناسایی امواج توزیع ماکرومولکولار مشخص کننده فرآیندهای مختلف فیزیولوژیکی و پاتولوژیک در سلول و برای نظارت طولانی مدت توزیع داخل سلولی ماکرومولکول ها است. امروزه به طور فزاینده ای مشخص می شود که سلول ها تحت تاثیر قرار می گیرند: اختلالات متابولیک، پاتوژنز، بیماری های عفونی، تحولات بدخیم و غیره، عدم تنظیم مقررات سنتز و توزیع داخل سلولی گروه های اصلی ماکرومولکول ها و تصویربرداری CARS / TPEF همراه با میکروسپتومتری رامان تشخیص مولکولی و توسعه مواد مخدر ضروری است.

برای درک ارتباط پروتئین، تعامل و دینامیک سازگاری، استفاده از فلورسانس تصویربرداری طول عمر مبتنی بر فلورسانس (FLIM)، انتقال انرژی رزونانس Forster (FRET)، فلورسانس بهبودی پس از فوتوبلایشی (FRAP) مورد استفاده قرار می گیرد. به طور خاص، رویکرد FLIM محیط مولکولی فلوئوروفور هیجانی را در نانومواد بررسی می کند، فراتر از محدودیت های رزولوشن نوری: گروه ما FLIM اخیرا برای سنجش تبدیل محیط هسته ای در طول دوره سلولی معرفی شده است

مطالعات زیست محیط زیستی in-vitro و in vivo همچنین هدف قرار دادن درک توزیع بیولوژیکی دارو، تعامل سلولی و محلی سازی، مکانیزم مولکولی اقدامات دارویی و نظارت بر زمان واقعی پروسه درمانی یا پیشرفت بیماری است.

در محدوده بیوسنزینگ، تمرکز سنجش درون سلولی با استفاده از انواع پروب های مولکولی و نانو پروب ها است. دامنه دیگری از تجزیه و تحلیل باکتری ها و تجزیه کننده ها، یک فیت سیاتومتر پیشرفته چند پارامتری است که قابلیت های منحصر به فردی برای تشخیص بالینی دارد. منطقه دیگری از فعالیت استفاده از قیچی لیزری و قیچی برای بررسی تعاملات سلولی و تولید دستکاری بیولوژیکی است. تیچر لیزری مطالعات رامان برای به دست آوردن طیف رامان از یک مکان سلولی خاص به منظور بررسی ساختار و پویایی درون سلول استفاده می شود.

یک منطقه جدید بیوفوتونیک در توسعه نانومودیزان است، جایی که ترکیب Biophotonics با فناوری نانو فرصت های منحصر به فرد برای تصویربرداری، تشخیص، سنجش، نظارت بر زمان واقعی درمانی و تحویل دارو هدفمند را فراهم می کند. Nanomedicine در ادامه به شرح زیر است.

یک مفهوم جدید در تشخیص و درمان نوری خاص، یک "نانوکیلین" است که یک حباب سیلیکا 20 نانومتری 40 نانومتر است که شامل پروب های مختلف و سیستم تحویل دارویی است. سطح این حباب سیلیکا با گروه های هدفگذاری برای حمل نانوکلامین به یک محل خاص که پروب ها و سیستم تحویل دارویی را می توان از طریق خارجی فعال نمود، کاربردی می باشد. ما در حال بررسی استفاده از مواد تبدیل کننده و تبدیل دو فوتون برای درمان فوتودینامیک تومورهای عمیق هستیم. ما همچنین از نانوذرات سیلیسیم اصلاح شده به عنوان ناقلین غیر ویروسی برای تحویل ژن استفاده می کنیم.