7.3 Termelési mechanizmusok 116 7.3.1 Lineáris abszorpció 116 7.3.2 Termokavitáció 117 7.3.3 Lézerrel fűtött részecskék 117 7.3.4 Nemlineáris abszorpció 117 7.3.5 Szakítófeszültség 117 7.4. Buborékdinamika és detektálási módszerek 118 7.4.1 Nagysebességű videó 118 7.4.2 Idővel megoldott képek 118 7.4.3 Modulált térbeli áteresztőképesség 119 7.4.4 A sugárnyaláb hajlításának tesztje 119 7.4.5 Mach-Zehnder interferometria 120 7.4.6 Ultrahangos/akusztikus kimutatás 120 7.5 Alkalmazások 120 7.5.1 Szaruhártya-műtét 121 7.5.2 Litotripszia 121 7.5.3 Intraokuláris nyomásmérés 121 7.5.4. Sejt- és szövetpusztulás 121 7.5.5 Folyadékok, szövetek és sejtek mechanikai tulajdonságai 121 7.5.6. Buborékok által kiváltott áramlások 121 7.5.7 Kábítószer-szállítás 122 7.5.8 Ultrahang képalkotás 122 7.5.9 Phacoemulsification 122 7.6 Kavitáció vizsgálata Mexikóban 122 7.6.1 UNAM 122 7.6.2 CICESE 123 7.6.3 INAOE 124 7.6 .4 UASLP 124 7.6 .5. Dr. Leonardo Traversoni (független kutató) 124 7.7 HIVATKOZÁSOK 124 8. Képfeldolgozás 129 8.1 Bevezetés 130 8.2. Irodalomjegyzék 135 9. Vizuális optika 139 9.1 Bevezetés 140 9.2 Országos helyzet 140 9.3 Nemzeti Látásoptikai Laboratórium 141 5
1. FOTODINAMIKAI TERÁPIA Dra. Teresita Spezzia Mazzocco. Országos Optikai és Elektronikus Asztrofizikai Intézet Dra. Eva Ramón Gallegos Biológiai Tudományok Iskola IPN Dr. Héctor Hugo Cerecedo Núñez Fizikai Kar, Universidad Veracruzana Dra. Alma Reed Valor Gépipari és Villamosmérnöki Főiskola Dr. Suren Stolik Isakina Mérnöki Főiskola Mechanika és elektrotechnika Dr. Juan Manuel de la Rosa Vásquez Gépipari és Villamosmérnöki Főiskola Dr. Gabriel Ramos Ortiz Optikai Kutatóközpont, AC Dra. Dania Hernández Sánchez Graphenemex, SA de C.V. 9.
2. Optikai mikroszkópia és spektroszkópia Christopher Wood, Nemzeti Fejlett Mikroszkópiai Laboratórium, UNAM León Islas Suarez, Orvostudományi Kar, UNAM Raúl Rangel Rojo, Optikai Tanszék, CICESE Meritxell Riquelme Pérez, Kísérleti Mikrobiológiai Tanszék, CICESE Gabriel Ramos Ortiz, Centro de Optikai kutatás Jorge Mauricio Flores Moreno, Rosario Porras Aguilar Optikai Kutatóközpont, INAOE Konstantinos Falaggis, Optikai Osztály, CICESE Jorge Castro Ramos, INAOE Alexis Vázquez Villa, IPICYT Enoch Gutiérrez Herrera, CCADET, UNAM 28
atomabszorpciós spektroszkópia atomabszorpciós spektroszkópia biológiai 710 atomabszorpciós spektroszkópia szövet 590 atomabszorpciós spektroszkópia rák 248 atomabszorpciós spektroszkópia biofotonika 0 atomabszorpciós spektroszkópia biomedicina 0 4 7 2 0 0 összesen 1548 13 spektroszkópia rák röntgenspektroszkópia biomedicina röntgenspektroszkópia biofotonika 6036 3422 2232 2794 4 54 41 26 24 0 Összesen 14 488 145 Molekuláris spektroszkópia Molekuláris spektroszkópia biológiai Molekuláris spektroszkópia szövet Molekuláris spektroszkópia rák Molekuláris spektroszkópia biomedicina Molekuláris spektroszkópia Biomedikális Molekuláris spektroszkópia 35 Biopektroszkóp 1865 36 15 895 86 Infravörös spektroszkópia Infravörös spektroszkópia biológiai Infravörös spektroszkópia szövet Infravörös spektroszkópia rák Infravörös spektroszkópia biomedicina Infravörös spektroszkópia biofotonika 6146 9248 3519 2987 43 37 32 20 21 0 Összesen 21 943 110 UV-Vis spektroszkópia biológiai UV -Vis spektroszkópia biológiai UV-Vis spektroszkópia szövet UV-Vis spektroszkópia rák UV-Vis spektroszkópia biomedicina UV-Vis spektroszkópia biofotonika 1911 288 1090 579 0 26 6 19 8 0 Összesen 3868 59 39
Atomerő-mikroszkópia - infravörös spektroszkópia AFM-IR AFM-IR biológiai AFM-IR szövet AFM-IR rák AFM-IR biomedicina AFM-IR biofotonika 5 1 2 0 0 0 0 0 0 0 Összesen 8 0 Lézer által indukált bontási spektroszkóp és LIBS LIBS biológiai LIBS szöveti LIBS rák LIBS biomedicinális LIBS biofotonika 228 334 105 50 0 0 1 0 0 0 Összesen 717 1 Raman spektroszkópia Raman spektroszkópia biológiai Raman spektroszkópia szövet Raman spektroszkópia rák Raman spektroszkópia biomedicina Raman spektroszkópia biofotonika 3864 3548 2663 1424 52 35 26 27 16 0 11 104 3 Felületen továbbfejlesztett Raman Spectroscop és SERS SERS biológiai SERS szövet SERS rák SERS biomedicina SERS biofotonika 1060 292 829 373 11 6 2 5 3 0 Összesen 2565 16 Felületileg javított térbeli eltolás Raman spektroszkópiai (SESORS) SESORS biológiai SESORS szövet SESORS rák SESORS biomedicina SESORS 3 6 3 2 0 0 0 0 0 0 40
Összesen 14 0 rezgési Spectroscop és rezgési spektroszkópiai 1528 biológiai 688 rezgési spektroszkópia reflexiós spektroszkópia reflectanceos Diffctance spektroszkópia 410 biológiai spektroszkópiával 1300 spectriff spektroszkópiával szöveti 456 rezgési spektroszkópia rákos 249 rezgési spektroszkópia 12 orvosbiológiai rezgési spektroszkópia Biophotonics 2933 reflexiós spektroszkópia Diffúz tissuecopy 13333 2 0 3 2 Diffus spektroszkópiával rák 439 Diffúz reflexiós spektroszkópia biomedicina 111 Diffúz reflexiós spektroszkópia biofotonika 12 3 11 0 1 0 Összesen 2 272 15 Chemometri cs CHEMOMETRICS biológiai CHEMOMETRICS szövet CHEMOMETRICS rák CHEMOMETRICS biomedicina CHEMOMETRICS biomedicina 49 CHEMOMETRICS biomedikóni 49 1 2 2 1 1 9522 2 1 0 952 304 211 49 NMR-spektroszkópia teljes spektroszkópiája 983 2283 6 rezonancia-NMR-spektroszkópia rák 1440 3 mágneses NMR-spektroszkópia biomedicina 378 3 nukleáris NMR-spektroszkópia biofotonika 0 0 (NMR) Összesen 7160 21 1. táblázat - Nemzeti és nemzetközi cikkek száma végek a spektroszkópia különböző területein. Az 1. táblázatból arra következtethetünk, hogy spektroszkópiában és összehasonlítva magunkat a világ többi részével, fluoreszcenciában az összes 0,4% -át teszik közzé; atomi spektroszkópiájában 41
16 Verdín, J., Bartnicki Garcia, S., és Riquelme, M. (2009). A Neurospora crassa Spitzenkörper funkcionális rétegződése. Molecular Microbiology, 74 (5), 1044-1053. 17. Sánchez-León és mtsai. hoz. (2011). A kitin-szintáz 1 (CHS-1) forgalma a Spitzenkörper felé és fejlődő szepták a Neurospora crassa hifáiban: aktinfüggőség és a mikrovezikulák elkülönülő populációinak bizonyítéka. Eukarióta sejt, 10 (5), 683-695. 18. Riquelme, M., Bredeweg és mtsai. hoz. (2014). A Neurospora crassa exocisztakomplexus a Politizált növekedés során a Spitzenkörper vezikulákat az apikális plazmamembránhoz köti. A sejt molekuláris biológiája, 25 (8), 1312-1326. 19. Sánchez León, E., et. hoz. (2015). A Rab GTPase YPT 1 a Golgi cisternae és a Spitzenkörper mikrovezikulákkal társul a Neurospora crassa-ban. Molecular Microbiology, 95 (3), 472-490. 44.
3.- Optikai csipeszek és mikromanipuláció Braulio Gutiérrez Medina (IPICYT) José Luis Hernández Pozos (UAM-I) Héctor Hugo Cerecedo Núñez (UV) Ulises Ruiz Corona (INAOE) Rubén Ramos García (INAOE) Víctor Aviz Cortés (CFATA-UNAM) Elisa Tamaríz Domínguez (UASLP) Karen Volke Sepúlveda (IF-UNAM) Iván Santamaría Holek Paulina Segovia Olvera (CICESE) 45
3.1 Bevezetés. Dr. Braulio Gutiérrez Medina Az egyik fotonikai eszköz, amelyet nagyobb sikerrel fejlesztettek ki és alkalmaztak a biológiai rendszerek tanulmányozásában, az optikai bilincs (vagy csapda), amely fény, fény és mikro felhasználásával képes manipulálni a dielektromos anyagokat, sejteket és makromolekulákat mikro- és nanometrikus skálán. . A legegyszerűbb geometriában az optikai bilincs egy lézersugárból áll, amelyet egy nagy numerikus apertúrájú mikroszkóp objektív segítségével fókuszálnak, amíg el nem éri a diffrakció által meghatározott minimális méretet (
5 Fotoakusztikus tomográfia, fototermikus jelenségek és bioszenzorok Crecencio Garcia Segundo Biomedical, Physical and Computational Imaging Laboratórium CCAEDET, UNAM [email protected]. 85
ICPPP15, 2009. július 19–23., Leuven, Belgium ICPPP16, 2011. november 27. – december 1., Merida, Yucatan, Mexikó ICPPP17, 2013. október 20–24., Suzhou, Jiangsu, Kína ICPPP18, 2015. szeptember 6–10. Újvidék, Szerbia ICPPP19, 2017. július 16–20., Bilbao, Spanyolország A technikai és technológiai fejlődés összefoglaló leírását lásd: [3]. Statisztikai értelemben a terület termelékenysége és érdeklődése a következő, ábra. A világtermelés statisztikájának összefoglalása a fotoakusztikus tomográfiai kutatásban. SCOPUS 89 betűtípus
adott esetben tudományos vagy klinikai partner felügyelete alatt áll. A korlátozások általános vonatkozásait 2001-ig az [5] írja le. Bár jelentős előrelépés történt, még mindig nincs nyitott klinikai validálás. 2009-ben [6] a biomedicinális képek normalizálásának és standardizálásának lehetséges módszertanáról számoltak be, azonban ezt még mindig kísérleti állapotban vizsgálják. Az orvosi infravörös képalkotás során a Scopus 4517 dokumentumot és 90 023 szabadalmat jelentett be. A feljegyzések 1964-ből származnak Wolfe cikkével [7]. Mexikói csoportokból 14 publikáció található. Az orvosi termográfiai kutatás során Scopus 2202 dokumentumot és 4194 szabadalmat jelentett be. 1964 egybeesik azzal az évvel, amikor további öt hozzájárulást jelentenek Wolfe hozzájárulásához. 4 található a New York-i Tudományos Akadémia Annals-jában és egy a British Medical Journal-ban. A Phototermal Imaging kereséssel a Scopus 2112 dokumentumot és 5488 szabadalmat jelent. Itt 15 publikáció tartozik Mexikóban, köztük: Guanajuato, Michoacan, Puebla, Mexikóváros, Veracruz és San Luis Potosí, Chihuahua és Sonora. Az alábbi ábrák a Scopus-keresés statisztikai adatait tartalmazzák. Az orvosi infravörös képzelet-keresés statisztikai eredményei 91
Országos Asztrofizikai, Optikai és Elektronikai Intézet INAOE Tonanzintla, Puebla Ensenada Tudományos Kutatási és Felsőoktatási Központ CICESE Ensenada, Baja California Zacatecasi Autonóm Egyetem UAZ Zacatecas, Zacatecas 95
6. A biofotonika anyagai Dr. Gabriel Ramos Ortiz (Centro de Investigaciones en Óptica, León, Mexikó). Koordinátor és a CTA tagja. Dr. Miguel Camacho López (Mexikó Állami Autonóm Egyetem) Dr. Miguel Ángel Méndez Rojas (Amerikai Egyetem, Puebla) Dr. Tzarara López Luke (Optikai Kutatóközpont) Dr. Luis Armando Díaz Torres (Kutatási Központ) optikában) 96
6.2 Anyaghasználat biofoton technikákban és eszközökben Ez a fejezet nem arra irányul, hogy részletesen leírja azokat az optikai elveket és alapokat, amelyeken alapul az anyagok felhasználása a biofotonikában, hanem azt, hogy általánosságban bemutassa a technika állását és e területen Mexikóban kifejlesztett tevékenységek. Az alábbiakban általános és szemléletes módon példázzuk az anyagok biofotonikus felhasználását. Fototermikus terápia: Az optikai sugárzást elnyelni képes szer (fényérzékenyítő) szelektíven szövetre vagy szervre irányul; Miután a szer elnyelte a sugárzást, hatékonyan termel hőt, hogy hőterápiát nyújtson (a rákos sejteket eltávolítva) a test említett régiójában az 1. ábra szerint. 1. ábra A termikus fototerápiás folyamat vázlata Jelenleg az ilyen típusú terápiára szolgáló szerek fém nanorészecskék, amelyek mérete és morfológiai kialakítása a hatékony terápiát részesíti előnyben. 98
10. ábra A fototermikus terápiával kapcsolatos tudományos cikkek száma a világon (grafikon a bal oldalon) és az e munkákkal kapott idézetek száma (grafikon a jobb oldalon). Megfigyelhető, hogy ez a téma az elmúlt években folyamatosan növekedett. A mexikói kutatók által készített művek esetében a következő statisztikák állnak rendelkezésre: 10. ábra A mexikói tudósok által a fototermikus terápiával kapcsolatos tudományos cikkek száma (bal oldali grafikon) és az e munkákkal kapott idézetek száma (jobb oldali grafikon). Az alábbiakban bemutatunk néhány, ezen a területen talált művet, valamint a hovatartozás intézményeit. 104
Keresés az ISI Weben a mágneses anyagokkal végzett terápiás munkákról Kulcsszavak: mágneses ÉS (rák vagy terápia VAGY nanorészecskék) 105
A mágneses anyagok és a terápiához, valamint a bio képalkotás segítségével történő diagnosztizálásához 4500 műről készült feljegyzéseket találtak a világ minden tájáról, amelyek közül körülbelül 300 a mexikói kutatók által készített műveknek felel meg. Mexikóra vonatkozó statisztikák a következők: 11. ábra A mexikói tudósok által a biofotonikában mágneses anyagokkal kapcsolatos cikkek száma (bal oldali grafikon) és az e munkákkal kapott idézetek száma (jobb oldali grafikon). Megfigyelték, hogy ez a mágneses mező az egyik legaktívabb Mexikóban a biofotonikus területen. Ezen a területen néhány művet idézünk 106 alatt
Keresés az ISI Weben a diagnosztizálás és a bioképzés munkáiról lumineszcens anyagok felhasználásával Keresési kulcsszavak: (fluoreszcencia VAG lumineszcens) ÉS (rák vagy terápia VAGY nanorészecskék) A keresőmotor összesen mintegy 200 dokumentumot hozott létre, amelyet Mexikó kutatói készítettek ezen a területen. A statisztikák ezekről a munkahelyekről: 107
12. ábra A mexikói tudósok által generált cikkek száma, amelyek a biofotonikus lumineszcens anyagokkal kapcsolatosak (grafikon a bal oldalon), valamint az e munkákkal kapott idézetek száma (grafikon a jobb oldalon). Ezen a területen néhány művet idézünk 108 alatt
Keresés az ISI Weben lumineszcens és kolorimetrikus kémiai bioszenzorokban és szenzorokban végzett munkákról Kulcsszavak: (Fluorescence OR luminiscent) AND (érzékelők) A keresőmotor összesen mintegy 100 dokumentumot hozott létre, amelyet Mexikó kutatói készítettek ezen a területen. A statisztikák ezekről a munkákról a következők: 13. ábra A mexikói tudósok által létrehozott, bioszenzorokkal és lumineszcens kémiai szenzorokkal kapcsolatos cikkek száma (bal oldali grafikon) és az e munkákkal kapott idézetek száma (jobb oldali grafikon). Ezen a területen néhány művet idézünk 109 alatt
Keresés az ISI Web-en a SERS-ben található munkákról Keresési kulcsszavak: felületen továbbfejlesztett Raman-spektroszkópia VAGY SERS A keresőmotor összesen mintegy 100 dokumentumot hozott létre Mexikó kutatói ezen a területen. Ezekre a munkákra vonatkozó statisztikák a következők: 110
14. ábra A mexikói tudósok által a SERS-hez kapcsolódó cikkek száma (bal oldali grafikon) és az e munkákkal kapott idézetek száma (jobb oldali grafikon). 111.