11 Люминесцентные методы исследования в медицине. 1. Что называется люминесценцией
 Скачать 318.78 Kb.
|
|
МЕББМ ҚАЗАҚСТАН- РЕСЕЙ МЕДИЦИНАЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ НУО КАЗАХСТАНСКО РОССИЙСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Тема: Люминесценция. Люминесцентный анализ и их применение в фармации. Основные виды и стадии фотобиологических процессов. Цель: Освоить люминесцентного анализа биологических объектов. Задачи обучения: знать виды люминесценции, механизм их возникновения. Понять особенности фотобиологических процессов в биологических объектах. Форма проведения: - разбор и обсуждение случаев Задания по теме: 1. Что называется люминесценцией? 2. Перечислите виды люминесценции 3. Укажите медико-биологические приложения люминесцентного (фотолюминесцентного) анализа. 4. Назовите основные виды фотобиологических процессов Раздаточный материал: карточки с заданиями Дидактичнский блок. Люминесценцией называют избыточное над тепловым излучение тела при данной температуре, имеющее длительность, значительно превышающую период излучаемых волн. Люминесценция, вызванная заряженными частицами: излучения ионами – ионолюминесценция, электронами – катодолюминесценция, ядерными – радиолюминесценция, фотонами – фотолюминесценция, рентгеновского и - излучения – рентгенолюминесценцией. При растирании, раздавливании или раскалывании кристаллов возникает триболюминесценция. Электрическим полем возбуждается электролюминесценция. У определенных тел излучение при люминесценции может запаздывать по отношению к возбуждению и в связи с этим продолжаться после его прекращения. Это явление называют послесвечением. Люминесценцию классифицируют: а) по природе процессов, вызывающих возбуждения атомов и молекул, б) по длительности послесвечения и в) по происходящим при возбуждении внутриатомным процессам. В зависимости от длительности послесвечения различают флуоресценцию и фосфоресценцию. Свечение, которое прекращается одновременно с прекращением возбуждения, называют флуоресценцией. Если послесвечение продолжается не менее 10 -8 с (во многих случаях — минуты и даже часы), то такое свечение называется фосфоресценцией. Вещества с особенно длительным послесвечением называются фосфо- рами. По внутриатомным процессам различают люминесценцию: а) спонтанную; б) вынужденную; в) рекомбинационную. При спонтанной люминесценции излучение происходит непосредственно вслед за возбуждением. Переход с возбужденного уровня на основной может быть как единым (рис. 1, а) — в этом случае излучение называется резонансным, так и ступенчатым (рис 1, б). В последнем случае некоторые ступени могут не сопровождаться излучением, т. е. "быть безызлунательными (рис. 1, в). Рис.1. 15 10 МЕББМ ҚАЗАҚСТАН- РЕСЕЙ МЕДИЦИНАЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ НУО КАЗАХСТАНСКО РОССИЙСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Фотолюминесценцией - называется вторичное свечение веществ (в видимой или инфракрасной области), происходящее под действием ультрафиолетового или более коротковолновой части видимого излучения. При этом атомы и молекулы вещества поглощают падающие на них фотоны с одной длиной волны 1 ь возбуждаются и излучают фотоны с иной длиной волны 2 . Закон Стокса: спектр люминесценции сдвинут в сторону длинных волн относительно спектра, вызвавшего эту фотолюминесценцию энергия излучаемого фотона энергия поглощенного фотона рис.2. : Рис.2. Не все поглощенные веществом фотоны вызывают вторичное свечение, часть их расходует энергию на другие внутримолекулярные процессы, например, тепловой эффект и т. п. Количественно это явление характеризуют выходом люминесценции. Различают квантовый и энергетический выход. Квантовый выход измеряется отношением числа N квантов, высвечиваемых в единицу времени, к числу Ы„ — поглощаемых: % 100 ) ( n B кв N N (1) Вавилов установил, что в интервале длин волн, вызывающих в данном веществе люминесценцию, число излучаемых квантов пропорционально числу поглощенных независимо от длины волны возбуждающего света. Следовательно, квантовый выход в указанном интервале волн остается постоянным (закон Вавилова). Энергетический выход измеряется отношением мощности вторичного излучения к мощности поглощенного (т. е. кроме квантового выхода учитывается также энергия фотонов): 2 1 2 1 1 2 1 2 kB n B n B n B n B Э N N v N v N hv N hv N W W (2) Определение природы и состава вещества по цвету, или, точнее, по спектру его люминесцентного излучения, называется люминесцентным анализом. Люминесцентный анализ делится на макроанализ — при наблюдении невооруженным глазом, и микро- анализ, когда наблюдение производится при помощи микроскопа. Большая часть органических соединений (кислоты, эфиры, жиры, алкалоиды, красители и т. д.), в натуральном виде или после обработки соответствующими реактивами под действием ультрафиолетового излучения дает характерное по цвету вторичное свечение. На его наблюдении основана, например, проверка качества и сортировка пищевых продуктов, фармакологических средств, растительного волокна (тканей), кожи и т. п., обнаружение в них суррогатов или фальсификаций и т. д. Используемый при этом прибор называется флуорометром. Люминесцентный анализ, основанный на наблюдении люминесценции объектов с целью их исследования, используют для обнаружения начальной стадии порчи продуктов, сортировки фармакологических препаратов и диагностики некоторых заболеваний. Так, ' h h h h ' ' ' МЕББМ ҚАЗАҚСТАН- РЕСЕЙ МЕДИЦИНАЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ НУО КАЗАХСТАНСКО РОССИЙСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ пораженные грибком волосы и чешуйки под ультрафиолетовым светом дают ярко-зеленое люминесцентное свечение. Проницаемость капилляров кожи можно определить, вводя подкожно люминесцентные красящие вещества. При благоприятных условиях люминесцентный анализ позволяет обнаруживать люминесцирующие вещества массой до 10 - 10 г. Люминесцентный анализ микроскопических объектов проводят с помощью специальных люминесцентных микроскопов, в которых в отличие от обычных источников света, как правило, используются ртутные лампы высокого и сверхвысокого давлений и применяются два светофильтра. Одна из них, расположенный перед конденсором, выделяет область спектра источника света, которая вызывает люминесценцию объекта, другой, находящийся между объективом и окуляром, выделяет свет люминесценции. Процессы, происходящие в биологических системах при воздействии излучения оптического диапазона, называются фотобиологическими. К фотобиологическим относятся процессы, начинающиеся с поглощения света одним из биологически важных соединений и заканчивающиеся определенной физиологической реакцией организма. Различают негативные (вредные) и позитивные (полезные) фотобиологические процессы. Негативные фотобиологические эффекты в организмах человека и животных делят на два типа: фототоксические и | фотоаллергические. Фототоксическими эффектами называют световые повреждения кожи или глаз, не сопровождающиеся аллергическими реакциями. Клиническое проявление в форме эритемы, эдемы, пигментации, помутнения хрусталика и т. д. Фотоаллергические эффекты включают в себя первичный иммунологический механизм аллергической сенсибилизации. Позитивные фотобиологические эффекты зрение, фотопериодизм — регуляция суточных и годовых циклов (свет: темнота). Процесс осуществляется под действием видимого света. У человека и млекопитающих фотопериодическим рецептором являются глаза, у некоторых птиц — гипоталамус, у рыб —эпифиз, у насекомых —мозг. Стадий фотобиологических процессов : 1. Поглощение кванта света - фотофизическая . 2. Внутримолекулярные процессы размена энергии. 3. Межмолекулярный перенос энергии возбужденного состояния (миграция энергии), 4. Первичный фотохимический акт - фотохимическая. 5. Темновые (не требует действия света) превращения первичных фотохимических продуктов, заканчивающиеся образованием стабильных продуктов и др - физиологическая. Литература: 1. Көшенов Б.К., Сайбеков Т.С. Медицинская биофизика2014 г. 2. Сайбеков Т.С. Медицинская биофизика для Вузов и колледжей, А.: 2014 г. 3. Ремизов А.Н. Медициналық және биологиялық физика: оқулық / жауапты редактор Байдуллаева Г.Е., Мәскеу ГЭОТАР-Медиа 2019. 4. Антонов В.Ф., Козлова Е.К., Черныш А.М. Физика и биофизика: для студентов медицинских ВУЗов 2-ое изд., Москва ГЭОТАР-Медиа 2019. 5. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика: учебник 4-ое изд., Москва ГЭОТАР-Медиа 2018. Контроль (вопросы, тесты) Вопросы: 1. Люминесцентное излучение, его классификация 2. Люминесцентный анализ и их применение в фармации 3. Какова сущность фотолюминесценции. Правило Стокса. МЕББМ ҚАЗАҚСТАН- РЕСЕЙ МЕДИЦИНАЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ НУО КАЗАХСТАНСКО РОССИЙСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 4. Что называется квантовым выходом фотолюминесценции? 5. В чем отличие люминесцентной микроскопии. 6. Каковы первичные стадии фотобиологических процессов. |