Диссертация (1105151), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Тареева. Пробы крови объемом около 10 млполучали у пациентов из средней локтевой вены натощак между 7.30 и 8.00 часами.Кровь разделяли на части для одновременного исследования различными способами, включая стандартные методы: общий и биохимический анализ крови, а такжедля экспериментов, посвященных изучению возможности стимулируемого агрегацией эритроцитов гемодинамического сопротивления с использованием ветвящейся системы стеклянных трубочек, для исследования реологических свойств эритроцитовс использованием эритроагрегометра и для измерений силы агрегации эритроцитовметодом оптического пинцета.
В данной работе будут описаны только результаты исследований методом оптического пинцета для контрольной группы здоровых доноров(всего 39 человек).После забора кровь, стабилизированную EDTA (2 мг/мл), сохраняли в закрытыхпластиковых пробирках. Измерения проводили через 3 ± 2 часа. Для этого сначалаполучали плазму, центрифугированием крови в течении 5 минут при температуреПрименение оптического пинцета для определения силовых...10125◦ C на центрифуге Eppendorf 5417R с частотой вращения ротора 2500 об/мин, чтосоответствует ускорению около 660g.
При центрифугировании форменные элементыкрови оседали на дно пробирки, и можно было отделить плазму. Затем исходнуюкровь разбавляли полученной аутологичной плазмой крови, так чтобы концентрацияэритроцитов составляла величину около 5 · 103 мкл−1 , что удобно для оптическогозахвата единичных эритроцитов. Приготовленную суспензию эритроцитов в объеме40 мкл помещали в герметичную кювету оптического пинцета. При этом покровныестекла кюветы предварительно были очищены в ПАВ и промыты в 3% раствореперекиси водорода.3.2. Искусственная агрегация и дезагрегация эритроцитов в оптическом пинцетеДля наблюдения процесса агрегации эритроцитов проводился следующий эксперимент.
Два одиночных эритроцита захватывались в две оптические ловушки на некотором расстоянии друг от друга. Затем, двигая одну из ловушек, эритроциты сближались до касания. После чего лазерные пучки выключались. Клетки агрегировалисамостоятельно, образуя двойной агрегат. Если к полученному агрегату поднести ещеодну клетку, то она также прилипнет, и образуется агрегат из трех клеток и т.д. Нарисунке 31б показана микрофотография искусственно собранного методом оптического пинцета агрегата эритроцитов.Измерения силового взаимодействия клеток проводились с использованием толькоискусственно полученных двойных агрегатов. Для реализации процесса дезагрегацииловушки подводились к краям агрегата и плавно раздвигались в противоположныестороны, разъединяя эритроциты.
При этом в процессе проведения экспериментов, взависимости от мощности лазерного излучения в оптических ловушках, клетки удавалось либо растащить до конечной области соприкосновения эритроцитарных дисков,либо разделить. Обычно с увеличением мощности эритроциты из агрегатов удавалосьсдвинуть друг относительно друга на большее расстояние.
В используемом диапазонемощностей излучения в ловушках до 20 мВт из проведенных 85 экспериментальныхреализаций только в 8 случаях (9%) наблюдалось разделение агрегата на две отдельные клетки. В остальных случаях сил ловушек даже при 20 мВт не хватало для того,чтобы разделить эритроциты.Применение оптического пинцета для определения силовых...1023.3. Результаты измерения силы дезагрегации эритроцитовРезультаты для зависимости среднего максимально достижимого расстояния между центрами клеток от силы, приложенной со стороны оптических ловушек, показаны на рисунке 37. В эксперименте после искусственного формирования двойногоагрегата эритроцитов расстояние между ловушками увеличивали со скоростью около0,3 мкм/с. При различных мощностях лазерного излучения в оптических ловушкахиз диапазона 6–20 мВт, с помощью видеокамеры фиксировали момент, когда агрегатвыпадал из одной ловушки, то есть момент, когда сила агрегации эритроцитов Faстановилась равной максимальной силе захвата края клетки Fesc .
Затем по видеозаписи определяли максимально достижимое расстояние между центрами клеток ∆Xот приложенной силы Fesc , величину которой можно получить, используя данные приведенной в пункте 2.3 калибровки. На графике представлены данные, относящиесятолько к клеткам, разделение которых на две независимых клетки не происходило даже при максимальной силе воздействия со стороны ловушек в 29 ± 3 пН.
Это77 случаев из 85 (91%) экспериментальных реализаций. Важным экспериментальным наблюдением является тот факт, что средняя сила, необходимая для разделения(дезагрегации) эритроцитов Fa возрастает с увеличением расстояния между центрами клеток. Более того, эта зависимость имеет пороговый характер. Так, в 8 случаях, когда в эксперименте наблюдалось полное разделение эритроцитов из агрегата,при достижении определенного значения мощности, дезагрегация эритроцитов происходила без приложения бо́льших сил, что указывает на наличие спадающей частизависимости смещения от силы.Применение оптического пинцета для определения силовых...103Рис.
36: Временная зависимость разности фаз между колебаниями краев эритроцита в неподвижной и осциллирующей ловушках. Частота осцилляций ловушки составляет 1 кГц, амплитуда — 100 нм. Сплошная линия соответствует среднему значению разности фаз.Рис. 37: Зависимость среднего максимально достижимого расстояния между центрами клеток от силы, приложенной со стороны оптических ловушек.Глава IVФотонно-силовая микроскопия электромагнитного поляволноводных мод одномерных фотонных кристалловДанная глава работы посвящена изучению силового воздействия на микрочастицу состороны электромагнитного поля волноводной моды фотонного кристалла. В эксперименте частица была локализована оптической ловушкой в воде вблизи поверхностифотонного кристалла в области экспоненциально спадающей части электромагнитного поля волноводной моды.
При этом экспериментально замечено изменение среднегоположения микрочастицы при возбуждении волноводной моды, что свидетельствуето силовом воздействии на частицу со стороны электромагнитного поля волноводноймоды.1. Исследуемый образец фотонного кристаллаВ данной работе в качестве образца фотонного кристалла исследовалась слоистаяструктура, выращенная на подложке методом термического напыления.
Подложкапредставляла собой покровное стекло толщиной 0,1 мм. Показатель преломления подложки был определен с помощью рефрактометра Аббе ИРФ-22 и составил nd = 1, 525с показателем дисперсии (число Аббе) νd = 55. Образец изготовлен из расчета наличия в нем фотонной запрещенной зоны с центром на длине волны λg = 750 нм принормальном падении излучения и состоит из 11 пар слоев оксида циркония и диоксида кремния с оптической толщиной λg /4 и одним дополнительным слоем оксидациркония на поверхности толщиной λg /8.Однако для численного моделирования возбуждения волноводных мод в фотонном кристалле необходимо знание показателей преломления и геометрических толщин слоев.
Для этого были проведены дополнительные исследования, проведенные сиспользованием спектроскопической эллипсометрии на приборе Horiba Uvisel 2. В исследовании с помощью данного прибора были проведены измерения характеристикфотонного кристалла на подложке, а также подложки без фотонного кристалла вспектральном диапазоне от 350 до 2060 нм под углами падения оптического излучения 60 и 70 градусов. Далее производилась аппроксимация данных этих измерений сФотонно-силовая микроскопия электромагнитного поля...105помощью программного комплекса, прилагаемого к указанному прибору, используямодель чередующихся слоев и стандартные дисперсионные модели для покровногостекла, оксидов циркония и кремния, входящие в библиотеку программного обеспечения комплекса. Аппроксимация дала следующие значения.
Коэффициенты преломления оксида циркония n = 1, 95, оксида кремния n = 1, 45 для длины волны 532 нм.Толщины первых 11 слоев оксида циркония 95 нм, оксида кремния 124 нм. Толщинадополнительного слоя оксида циркония составила 38 нм.Для определения характеристик используемого образца фотонного кристалла были проведены численные расчеты на основе алгоритма, указанного в работе [123].Этот алгоритм основывается на методике матриц распространения, которую широко используют в решении задач о распространении электромагнитного излучения вслоистых средах.Рассмотрим среду, состоящую из m слоев с толщинами di и величинами комплекс√ной диэлектрической проницаемости εi , показателями преломления ni = εi , гдеi = 1, m.
На эту среду падает плоская электромагнитная волна под углом θ. Введемортогональную систему координат xyz, так, что ось x параллельна плоскости паденияи поверхности слоистой среды, ось y перпендикулярна плоскости падения, ось z перпендикулярна поверхности слоистой среды (Рис.38). Будем рассматривать два характерных случая, когда падающее излучение является TE- или TM-поляризованным,а в общем случае характеристики линейных многослойных сред можно получить,используя принцип суперпозиции.Решение уравнений Максвелла в i-м слое для плоских волн, распространяющихсяв положительном и отрицательном направлениях оси z, можно представить в виде:±E±i (r, t) = Ei exp (±iNi κz + ikx x − iωt) ,(98)где kx = κn0 sin θ — тангенциальная составляющая волнового вектора, которая в силуграничных условий сохраняется в каждой из сред, κ = ω/c — значение волновоговектора в вакууме, n0 — показатель преломления среды, из которой падает излучениеpна слоистую структуру, Ni = εi − (kx /κ)2 .Для связи амплитуд i-го и j-го слоев вводятся матрицы перехода M̂ij , которыеФотонно-силовая микроскопия электромагнитного поля...Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
