WWW.KONF.X-PDF.RU
БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Авторефераты, диссертации, конференции
 

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |

«ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОНИЦАЕМОСТИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ ДЛЯ ИММЕРСИОННЫХ АГЕНТОВ И НАНОЧАСТИЦ МЕТОДАМИ ОПТИЧЕСКОЙ КОГЕРЕНТНОЙ ТОМОГРАФИИ И НЕЛИНЕЙНОЙ МИКРОСКОПИИ ...»

-- [ Страница 1 ] --

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования «Саратовский государственный

университет имени Н.Г. Чернышевского»

На правах рукописи

Трунина Наталья Андреевна

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОНИЦАЕМОСТИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ ДЛЯ

ИММЕРСИОННЫХ АГЕНТОВ И НАНОЧАСТИЦ МЕТОДАМИ

ОПТИЧЕСКОЙ КОГЕРЕНТНОЙ ТОМОГРАФИИ И НЕЛИНЕЙНОЙ



МИКРОСКОПИИ

03.01.02- биофизика

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Научный руководитель доктор физико-математических наук, профессор Тучин Валерий Викторович Саратов - 2015

СОДЕРЖАНИЕ

Список сокращений 4

1. ВВЕДЕНИЕ 5

2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 21

2.1.Оптическая когерентная томография 21

2.2.Нелинейная микроскопия 30 2.2.1. Микроскопия с использованием генерации второй 31 гармоники 2.2.2. Флуоресцентная микроскопия с двухфотонным 32 возбуждением

3. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 35

3.1.Диффузия химических агентов в биотканях 35

3.2.Просветление биотканей при диффузии иммерсионных 39 агентов

3.3.Строение тканей зуба и использование ОКТ для их 40 исследования 3.3.1. Основные сведения о строении зуба 40 3.3.2. Использование ОКТ для исследования тканей зуба 46

3.4.Строение ногтя пальца человека и применение ОКТ для его 49 исследования

3.5.Строение жировой ткани и проблема разрушения адипоцитов 52

4. ОКТ МОНИТОРИНГ ДИФФУЗИИ ИММЕРСИОННЫХ 56

АГЕНТОВ В ОБРАЗЦАХ ЗУБНОЙ ТКАНИ IN VITRO

4.1.Подготовка образцов 56

4.2.Схема экспериментальной установки и методика обработки 57 результатов 4.2.1. Описание экспериментальной установки 57 4.2.2. Обработка полученных данных. Модель формирования 61 сигнала ОКТ

4.3.Результаты измерений и их обсуждение 66 4.3.1. Мониторинг проникновения воды и глицерина в ткани 66 зуба методом ОКТ 4.3.2. Исследование изменений дентина под действием 70 глюкозы методом ОКТ

5. ОКТ ИЗМЕРЕНИЯ В ТКАНЯХ НОГТЯ IN VIVO И ОБРАЗЦАХ 74

ЖИРОВОЙ ТКАНИ

5.1.ОКТ ви

–  –  –

БЗ - бриллиантовый зеленый (краситель);

ВОЗ - Всемирная организация здравоохранения;

ГВГ - генерация второй гармоники;

ГРР - гиперрэлеевское рассеяние;

ИЗ - индоцианиновый зеленый (краситель);

ИК - инфракрасный;

ЛКСМ - лазерная конфокальная сканирующая микроскопия;

НКИ - низкокогерентная интерферометрия;

ОКТ - оптическая когерентная томография;

ПЗС - прибор с зарядовой связью;

СОКТ - спектроскопическая оптическая когерентная томография;

СЭМ - сканирующий электронный микроскоп;

УЗ - ультразвук, ультразвуковой;

УЗИ - ультразвуковое изображение;

ФВДП - флуоресценция, возбуждаемая двухфотонным поглощением;

ФД/ТМ - фотодинамический/тепловой метод;

ФЭУ - фотоэлектронный умножитель;

1. ВВЕДЕНИЕ Актуальность исследования. Изучение транспорта химических агентов в биологических тканях, в том числе в твердых тканях, является важной задачей по ряду причин. Первой из них является необходимость изучения метаболических процессов, осуществляемых посредством диффузии. Вторая причина связана с диагностикой биоткани оптическими методами, в частности, с помощью оптической когерентной томографии (ОКТ). Основным препятствием для проникновения оптического излучения вглубь биологической ткани является рассеяние света на структурных элементах, показатель преломления которых отличается от показателя преломления базового вещества. Уменьшить рассеяние можно путем введения в биоткань химических агентов, выравнивающих указанные показатели преломления (метод оптического просветления).

Исследование проницаемости биотканей человека по отношению к различным агентам и лекарственным препаратам представляет интерес в широком контексте проблем, связанных с их лечением и косметологическим уходом. Одним из возможных методов изучения распространения химических агентов в биотканях является метод ОКТ, который в настоящее время является одним из наиболее перспективных и развивающихся методов неинвазивной диагностики оптически неоднородных сред.





Основой метода является интерферометрическая регистрация низкокогерентного оптического излучения, отраженного от различных слоев биоткани. По сравнению с другими распространенными системами визуализации внутренней структуры объекта, такими как рентгеновская, магнитно-резонансная и ультразвуковая томография, ОКТ имеет преимущества по безопасности использования, стоимости оборудования, контрасту и разрешению получаемых изображений.

Метод ОКТ исходно предназначен для визуализации, однако, обработка цифровых ОКТ-изображений позволяет извлечь количественные данные об оптических параметрах рассеивающей биоткани и ее морфологическом и функциональном состоянии. Такие исследования уже проводились, но для ограниченного числа биотканей (кровь, склера глаза, эпителий).

Распространение данного подхода на более широкий круг биотканей, к которым относятся эмаль и дентин зуба, ткани ногтя и жировая ткань, является актуальной задачей.

Среди применений ОКТ в стоматологии преобладает визуализация структуры тканей зубов и полости рта in vivo для оценки их состояния по полученным изображениям. Мониторинг проникновения химических агентов в ткани зуба на основе математической обработки цифровых ОКТ изображений - новая и актуальная задача.

Проникновение в ткани зуба наночастиц - не менее важная проблема, чем транспорт химических агентов. С введением наночастиц в тубулы дентина связана разработка методов снижения гиперчувствительности зуба.

Внедренные наночастицы могут оказывать бактерицидное действие, усиливать фотодинамическое воздействие, выполнять косметические функции, способствуя отбеливанию. В связи с этим актуальной задачей является развитие оптических методов для простого и неинвазивного контроля доставки наночастиц в ткань зуба. В качестве таковых представляет интерес использовать ОКТ и нелинейную микроскопию, также дающую послойное изображение, но с более высоким разрешением, достаточным для прямой визуализации наночастиц.

В силу доступности и особенностей строения ноготь пальца человека является удобным и популярным объектом ОКТ-визуализации in vivo. Как и в стоматологии, полученные изображения затем используются для дифференциальной диагностики заболеваний ногтя. Актуальной задачей является применить ОКТ для изучения таких внешних воздействий на ткани ногтя in vivo (механическое сжатие, нанесение иммерсионного агента), которые могут вызывать оптическое просветление. Новые возможности можно ожидать от использования как видимых изменений самих ОКТ изображений, так и результатов их цифровой обработки в виде количественных оценок изменений геометрических и оптических параметров биотканей ногтя.

Действие оптического излучения, усиленное введением в биоткань красителя, в последнее время широко изучается в связи с целым рядом биомедицинских приложений, одно из которых – снижение количества жировых клеток, что представляет собой важную часть медицинских программ по борьбе с ожирением. Значительные размеры адипоцитов позволяют получать ОКТ изображения жировой ткани, на которых отдельные клетки хорошо видны, что открывает уникальную возможность использовать ОКТ для мониторинга последствий фотодинамического воздействия в реальном времени на клеточном уровне. Такое применение ОКТ является актуальной задачей, а полученные ОКТ-изображения могут быть количественно обработаны с целью ответа на важный вопрос о том, что происходит с отдельными адипоцитами при фотодинамическом или ином воздействии.

Цель работы - изучить процессы доставки химических агентов и наночастиц в биоткани путем ОКТ-визуализации с цифровой обработкой изображений для количественного определения диффузионных и оптических свойств биотканей и их изменений под действием внешних факторов, а также с помощью нелинейной микроскопии. Основные объекты - образцы тканей зуба человека и жировой ткани in vitro, а также ткани ногтя пальца человека in vivo.

Задачи исследования:

ОКТ-мониторинг проникновения вызывающих оптическое просветление химических агентов (вода, глицерин, глюкоза) в образцы in vitro дентина зуба человека и оценка коэффициентов проницаемости по скорости изменения среднего наклона А-скана.

Оценка оптических параметров эпителиальных и фиброзных тканей под ногтем пальца человека in vivo и их изменений под действием просветляющего агента и механического сжатия с помощью цифровой обработки ОКТ изображений.

ОКТ-мониторинг последствий фотодинамического воздействия на образцы жировой ткани in vitro в реальном времени на клеточном уровне Расчет проницаемости дентина по отношению к воде и перекиси водорода как функции размеров тубул и плотности их числа на основе простой модели тубулярной структуры.

Разработка модели и численный расчет пространственно-временного поведения сигнала ОКТ при диффузии иммерсионного агента в макроскопически-неоднородной рассеивающей среде на основе численного решения уравнения диффузии с учетом зависимости сечения рассеяния назад от концентрации агента.

Определение глубины проникновения наночастиц TiO2 и ZnO в образцы дентина и эмали зуба человека методами ОКТ и нелинейной микроскопии.

Научная новизна работы:

• Методика оценки коэффициента проницаемости по скорости изменения среднего наклона сигнала ОКТ во времени впервые применена к проникновению оптически просветляющих химических агентов (вода, глицерин, глюкоза) в образцы in vitro дентина зуба человека.

• Оценки коэффициентов ослабления света эпителиальными и фиброзными тканями под ногтем пальца человека in vivo впервые получены по результатам обработки ОКТ-изображений, продемонстрированы и оценены их изменения под действием просветляющего агента (глицерин) и механического сжатия.

• Впервые осуществлен ОКТ-мониторинг долговременных (десятки и сотни минут) последствий совместного воздействия света и красителя на образцы жировой ткани in vitro на клеточном уровне.

• С помощью простой модели тубулярной структуры дентина впервые рассчитаны зависимости коэффициентов проницаемости дентина по отношению к воде и перекиси водорода от диаметра и плотности числа тубул.

• На основе численного решения уравнения диффузии и известной теории формирования ОКТ сигнала в рассеивающей среде с заданными параметрами построена математическая модель эволюции ОКТ сигнала в процессе диффузии иммерсионного агента. В отличие от известных аналитических решений, модель применима к макроскопически неоднородным средам.

Показано, что уменьшение сечения рассеяния назад при оптическом просветлении может приводить к немонотонному поведению сигнала ОКТ даже в макроскопически однородной среде.

• Впервые обнаружены заметные изменения формы усредненного сигнала ОКТ после длительной ультразвуковой обработки образца дентина зуба человека, погруженного во взвесь наночастиц TiO2. Впервые исследовано проникновение наночастиц TiO2 и ZnO в образцы дентина и эмали зуба человека методами нелинейной микроскопии.

Научная и практическая значимость результатов работы заключается в следующем:

Доказана возможность использования серийного портативного оптического когерентного томографа THORLABS Spectral Radar OCT, исходно предназначенного для получения изображений биотканей in vivo в условиях медицинского учреждения, для решения фундаментальной биофизической задачи - мониторинга оптических, диффузионных и морфологических характеристик дентина и эмали зуба человека, тканей ногтя и жировой ткани в реальном времени при воздействии внешних факторов (аппликация иммерсионного агента или взвеси наночастиц, механическое сжатие, фотодинамическое воздействие).

Исследования диффузии просветляющих агентов в образцах дентина зуба человека подтвердили, что калибровка сигнала ОКТ, существенная для оценки коэффициента ослабления по его наклону, мало сказывается на характерном времени изменения указанного наклона и, следовательно, на оценке коэффициента проницаемости, которая является достаточно универсальной.

Исследования тканей ногтя человека показывают, что с помощью ОКТ можно проводить не только визуализацию подобных биотканей in vivo, но и количественно определять относительные изменения оптических характеристик (коэффициента ослабления) под действием просветляющего агента или механического сжатия, что расширяет сферу практического (и в отдаленной перспективе, клинического) применения ОКТ.

Выполненные автором диссертации ОКТ исследования образцов жировой ткани человека были использованы для получения дополнительной информации о механизмах фотодинамического воздействия на жировую ткань, что важно для медицинских исследований, направленных на борьбу с ожирением.

Реализованная в виде численного алгоритма и программы модель формирования сигнала ОКТ в среде, испытывающей оптическое просветление в результате диффузии иммерсионного агента, применима к неоднородным средам и может быть полезна как для интерпретации будущих экспериментов, так и для использования в алгоритмах решения обратной задачи извлечения исходных оптических и диффузионных параметров среды из данных ОКТ-измерений.

Помимо демонстрации возможностей оптического мониторинга проникновения наночастиц в образцы дентина и эмали зуба человека, практическая важность полученных в этом направлении результатов состоит в том, что они указывают на низкую эффективность «спонтанного»

внедрения наночастиц в дентин и, тем более, эмаль зуба при погружении во взвесь наночастиц или при нанесении таковой на поверхность зуба и убеждают в необходимости поиска дополнительных мер интенсификации этого процесса.

На защиту выносятся следующие положения:

1. При исследовании плотных сильно рассеивающих биотканей (ткани зуба и ногтя человека) методика обработки цифровых ОКТ изображений, основанная на усреднении сигнала по группе А-сканов, позволяет лучше выявить как структурные элементы биоткани, так и сравнительно небольшие изменения сигнала ОКТ, вызванные внешними воздействиями (аппликация иммерсионного агента, механическое давление) и слабо различимые визуально на исходном ОКТ изображении.

2. Методика обработки цифровых ОКТ-изображений с расчетом усредненного А-скана позволяет проводить мониторинг проникновения химических агентов в образцы тканей зуба человека по изменению среднего наклона сигнала ОКТ в реальном времени. Получаемые в результате постоянная времени насыщения и коэффициент проницаемости значительно менее чувствительны к калибровке сигнала, вкладу многократного рассеяния, а также наличию и характеру макроскопической неоднородности биоткани, чем сам наклон сигнала ОКТ и определяемый по нему коэффициент ослабления света биотканью.

3. Как показывает численное моделирование пространственно-временного поведения сигнала ОКТ в среде, где происходит диффузия иммерсионного агента, учет зависимости сечения рассеяния назад от концентрации агента существенно сказывается на пространственном поведении сигнала ОКТ и может приводить появлению на А-скане максимума, который является индикатором указанного влияния.

4. Длительное (несколько суток) содержание срезов дентина и эмали зуба человека во взвеси наночастиц TiO2 с периодическим (несколько раз в сутки) включением ультразвука приводит к заметным (до 5 дБ) изменениям формы усредненного А-скана ОКТ на глубинах, достигающих сотен микрометров.

Эти данные свидетельствуют о проникновении наночастиц в образцы, но их недостаточно для оценки глубины проникновения, которая может быть завышена за счет многократного рассеяния. Прямая визуализация внедренных наночастиц методами нелинейной микроскопии показывает, что при небольших (до 30 минут) длительностях УЗ обработки срезов зуба человека, погруженных в суспензию наночастиц, глубина проникновения наночастиц ZnO в срезы дентина достигает десятков микрометров, а для наночастиц TiO2 на порядок меньше, что можно объяснить большей степенью агрегации последних.

Достоверность результатов вытекает, прежде всего, из корректного использования современных и предварительно апробированных приборов и методик исследования (спектральный оптический когерентный томограф THORLABS Spectral Radar OCT (США); двухфотонный томограф JenLab GmbH (Германия) с титан-сапфировым фемтосекундным лазером Mai Tai XF, Spectra Physics (США), оптические и электронные микроскопы и др.). При обработке результатов использовались пакеты прикладных программ, математические модели, и приближения, апробированные ранее другими авторами на родственных объектах. Там, где позволяли условия эксперимента, измерения проводились многократно с последующим статистическим усреднением. Результаты и выводы согласуются с современными представлениями о механизмах изученных процессов и опубликованными результатами других авторов, полученными с помощью альтернативных методов.

Личный вклад автора диссертации состоит в участии в постановке задач и планировании исследований совместно с научным руководителем проф.

Тучиным В.В., в проведении экспериментов и обработке их данных, в проведении расчетов при математическом моделировании процессов, в написании и подготовке текстов статей к публикации.

Исследования по двухфотонной микроскопии проникновения наночастиц в ткани зуба проводились совместно с М.Е. Дарвиным в Центре экспериментальной и прикладной кожной физиологии Медицинского университета «Шарите», Берлин, Германия под руководством профессора Ю. Ладеманна. Изучение жировой ткани проводилось совместно с И.Ю.

Яниной, которая использовала результаты ОКТ-исследований автора диссертации для дальнейшей статистической обработки и интерпретации.

Публикации по теме диссертации и апробация результатов. Основные результаты диссертации опубликованы в 16 статьях, из них 13 - в рецензируемых изданиях, удовлетворяющих требованиям пунктов 12 и 13 «Положения о присуждении ученых степеней», а именно: 11 статей в изданиях, включенных в систему цитирования SCOPUS, 1 статья в журнале, входящем в Перечень ВАК и включенном в SCOPUS, 1 статья в журнале, входящем в Перечень ВАК.

SCOPUS

1. Trunina N.A., Derbov V.L., Tuchin V.V., Altshuler G.B. Dentinal permeation modeling // Proc. SPIE. 2008. V. 6791. P. 67910T-1-7.

2. Trunina N.A., Lychagov V.V., Tuchin V.V. OCT monitoring of clearing agents within tooth dentin // Proc. SPIE. 2009. V. 7443. P. 74432D-1-8.

3. Trunina N.A., Lychagov V.V., Tuchin V.V. OCT monitoring of diffusion of water and glycerol through tooth dentin in different geometry of wetting // Proc. SPIE.

2010. V. 7563. P. 7563OU-1-5.

4. Tuchin V.V., Bashkatov A.N., Genina E.A., Kochubey V.I., Lychagov V.V., Portnov S.A., Trunina N.A., Miller D.R., Cho S., Oh H., Shim B., Kim M., Oh J., Eum H., Ku Y., Kim D., Yang Y. Finger tissue model and blood perfused skin tissue phantom // Proc. SPIE. 2011. V. 7898. P. 78980Z-1-11.

5. Larin K.V., Ghosn M.G., Bashkatov A.N., Genina E.A., Trunina N.A., Tuchin V.V. Optical clearing for OCT image enhancement and in-depth monitoring of molecular diffusion // IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2011. V. 18. No. 3. P. 1244

- 1259.

6. Yanina I.Yu., Trunina N.A., Tuchin V.V. Temporal change of adipose tissue refractive index at photodynamic treatment: in vitro study using OCT // Proc. SPIE.

2012. V. 8222. P. 82221G-1-6.

7. Trunina N.A., Popov A.P., Lademann J., Tuchin V.V., Myllyl R., Darvin M.E.

Two-photon-excited autofluorescence and second-harmonic generation microscopy for the visualization of penetration of TiO2 and ZnO nanoparticles into human tooth tissue ex vivo // Proc. SPIE. 2012. V. 8427. P. 8427OY-1-6.

Загрузка...

8. Yanina I.Yu., Trunina N.A., Tuchin V.V. Optical coherence tomography of adipose tissue at photodynamic/phototermal treatment in vitro // J. Innovat. Opt. Health Sci. 2013. V. 6. No. 2. P. 1350010-1-7.

9. Yanina I.Yu., Trunina N.A., Tuchin V.V. Photo-induced cell morphology alterations quantified within adipose tissues by spectral OCT // J. Biomed. Opt. 2013. V.

18. No. 11. P. 111407-1-10.

10. Trunina N.A., Darvin M.E., Kords K., Sarkar A., Mikkola J.-P., J. Lademann, Meinke M.C., Myllyl R., Tuchin V.V., Popov A.P. Monitoring of TiO2 and ZnO nanoparticle penetration into enamel and dentine of human tooth in vitro and assessment of their photocatalytic ability // IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2014.

V. 20. No. 3. P. 7300108-1-8.

11. Trunina N.A., Derbov V.L., Tuchin V.V. Simple numerical model of OCT signal evolution due to the diffusion of an optical clearing agent // Proc. SPIE. 2014. V.

9031. P. 90310B-1-9.

Перечень ВАК и SCOPUS

12. Трунина Н.А., Лычагов В.В., Тучин В.В. Исследование диффузии воды через дентин зуба человека методом оптической когерентной томографии // Опт. и спектр. 2010. Т. 109. № 2. С. 190 - 196.

Перечень ВАК 2011 года

13. Трунина Н.А. Тучин В.В. Визуализация проникновения наночастиц TiO2 в ткани зуба человека методом оптической когерентной томографии // Изв.

Саратовского ун-та. Новая серия. Сер. Физика. 2011. Т. 11. №. 2. С. 5-9.

Прочие статьи

14. Кальянов А.Л., Лычагов В.В., Трунина Н.А., Федосов И.В., Лакоди-на Н.А., Тучин В.В., Беликов А.В., Альтшулер Г.Б. Исследование возможности химического отбеливания зубов, используя отверстия в эмали // Проблемы оптической физики (Материалы 11-ой Международной молодежной научной школы по оптике, лазерной физике и биофотонике, 25– 28 сентября 2007) Саратов: Новый ветер, 2008. С.44 - 47.

15. Трунина Н.А., Дербов В.Л., Тучин В.В., Альтшулер Г.Б. Модель проницаемости дентина // Проблемы оптической физики и биофотоники (Материалы 12-ой Международной молодежной научной школы по оптике, лазерной физике и биофотонике, 23 – 26 сентября 2008). Саратов: Новый ветер, 2009. С. 42 - 47.

16. Герасимова Н.С., Трунина Н.А., Генина Э.А., Башкатов А.Н., Кочубей В.И., Тучин В.В. Исследование оптического просветления дентина // Проблемы оптической физики и биофотоники (Материалы 12-ой Международной молодежной научной школы по оптике, лазерной физике и биофотонике 23 – 26 сентября 2008). Саратов: Новый ветер, 2009. С. 47 - 54.

Основные результаты диссертационной работы доложены на конференциях:

Saratov Fall Meeting 2007 (SFM 2007), September, 25-28, 2007, Saratov, Russia;

The International Topical Meeting on Optical Sensing and Artificial Vision 2008 (OSAV 2008), May, 12-15, 2008, St.-Petersburg, Russia;

BIGSS’08 Biophotonics and Imaging Graduate Summer School, University of Limerick, August,29-September,2, 2008, Ireland;

Scientific Meeting of EC-project “Photonics4Life”, November, 18-19, 2008, Brussels, Belgium;

SPIE Optics+Photonics 2009, August 1-6, 2009, San Diego, USA;

Saratov Fall Meeting 2009 (SFM 2009), September, 21-24, 2009, Saratov, Russia;

Scientific Meeting of EC-project “Photonics4Life”, November, 6-18, 2009, Barcelona, Spain;

SPIE Photonics West 2010, January, 23-28, 2010, San Francisco, USA;

Научно-практическая конференция Presenting Academic Achievements to the World: 29-30 марта, 2010, Саратов, Россия;

SPIE Photonics Europe 2010, April, 12-16, 2010, Brussels, Belgium;

71-я научно-практическая конференция студентов и молодых учёных Саратовского медицинского университета. «Молодые ученые – здравоохранению региона» МУ-ЗР’10: 22-24 апреля, 2010, Саратов, Россия;

Saratov Fall Meeting 2010 (SFM 2010), October, 5-8, 2010, Saratov, Russia;

SPIE Photonics West 2011, January, 22-27, 2011, San Francisco, USA;

Saratov Fall Meeting 2011 (SFM 2011), September, 27-30, 2011, Saratov, Russia;

SPIE Photonics West 2012, January, 21-26, 2012, San Francisco, USA;

SPIE Photonics Europe 2012, April, 16-19, 2012, Brussels, Belgium;

Russian-Chinese Workshop: Biophotonics and Biomedical Optics, SFM 2012, 26-28 September, 2012, Saratov, Russia;

D:\report\621SFM 2012, 25-28 September, 2012, Saratov, Russia;

1st International Biophotonics Meeting in Israel, Conference BPI12, Tel Aviv, Israel, 9-11 December, 2012;

SPIE Photonics West 2013, San Francisco, USA; February, 2-7, 2013.

Повышение квалификации, проведение совместных исследований по теме диссертации и обсуждение их результатов осуществлялись соискателем в ходе стажировок A two-week course of professional training in Imaging of living tissues by means of dynamical light scattering, Weizmann Institute, Rehovot, Israel, October 17A two-week course of professional training in Optical Coherence Tomography as a method for monitoring the diffusion of chemical agents and penetration of nanoparticles into biological tissues, Department of Dermatology, Venerology and Allergology, Centre of Experimental and Applied Cutanious Physiology, Charite University Medicine, Berlin, August 15-28, 2011;

и международных школ BIGSS’08 Biophotonics and Imaging Graduate Summer School, University of Limerick, August,29-September,2, 2008, Ireland;

16th CIMO WINTER SCHOOL “Building blocks of life: from biomaterials to living organisms” March 12-17, 2012, Finland.

Работа соискателя и участие в мероприятиях по теме диссертации были поддержаны персональными грантами SPIE Travel Grant on participation on Optics + Photonics 2009, August 1-6, 2009, San Diego, USA;

Travel Gant on participation on BIGSS’08 Biophotonics and Imaging Graduate Summer School, University of Limerick, August, 29-September, 2, 2008, Ireland;

Н.А.Трунина, «Разработка методов оптического контроля свойств твердых тканей зуба человека под действием химических агентов и наночастиц для косметической и терапевтической стоматологии», Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере, программа «Участник молодежного научно-инновационного конкурса»

(УМНИК). Контракт на выполнение НИОКР № 8761 p /14002 от 14 января 2011 г.

Travel Grant on participation on 16th CIMO WINTER SCHOOL Building blocks of life: from biomaterials to living organisms March 12-17, 2012, Finland Grant on visiting Oulu University, Finland, February,13-March,1, 2013 Исследования по теме диссертации проводились соискателем в качестве исполнителя ряда проектов, поддержанных грантами:

Photonics4Life, Network of Excellence for Biophotonics, Seventh Framework Programme (FP7-ICT-2007-2, грантовое соглашение № 224014) Грант Американского Фонда Гражданских Исследований и Развития (CRDF), RUB1-2932-SR-08.

Федеральная целевая программа «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России», гос. контракт 02.740.11 0770.

Федеральная целевая программа «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России», гос. контракт 02.740.11 0879.

Грант РФФИ, 10-02-90039_Бел_а.

Достижения соискателя в исследовательской работе по теме диссертации отмечены премиями и наградами Премия за 2010год Международной академической издательской компании «Наука» за лучшую публикацию в издаваемых ею журналах (диплом №142, решение комиссии от 22 ноября 2011г., протокол №2).

SPIE Best Student Paper Award, SPIE Photonics Europe 2012 Стипендия Президента РФ для аспирантов (приказ Минобрнауки http://www.sgu.ru/node/89120) Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения (раздел 1), основной части, содержащей 6 разделов (разделы 2 - 7), заключения (раздел

8) и списка цитируемой литературы, включающего 317 наименований, содержит 45 рисунков и 3 таблицы. Объем диссертации составляет 157 страниц.

Во введении (раздел 1) дается общая характеристика диссертации как квалификационной работы, включающая актуальность темы, цель и задачи работы, новые результаты, их теоретическое и практическое значение, личный вклад соискателя, публикацию и апробацию результатов диссертации, ее структуру и объем. В разделе 2 приводятся необходимые сведения о методах исследования, а в разделе 3 – об объектах исследования. Эти разделы являются обзорными и нужны для характеристики современного состояния исследований, близких к теме диссертации, а также для определения основных понятий, необходимых для понимания последующего изложения. С раздела 3 начинается описание самостоятельных исследований автора. Здесь приводится описание экспериментов по ОКТ-мониторингу проникновения химических агентов (вода, глицерин, глюкоза) в образцы зубной ткани in vitro.

Четвертый раздел посвящен ОКТ-исследованию изменений, вызванных внешними воздействиями, в других плотных тканях. Сначала описаны ОКТисследования in vivo тканей пальца человека, позволившие оценить коэффициент ослабления отдельных слоев и его изменения под действием иммерсии и механического сдавливания. Затем излагаются результаты экспериментов по ОКТ визуализации клеток жировой ткани человека в процессе долговременных изменений, вызванных комбинированным воздействием света и красителей, на основании которых был выполнен статистический анализ распределения клеток по размерам и сделаны выводы о механизмах их разрушения. Теоретический раздел 5 содержит описание двух разных моделей. Вначале рассматривается простая модель тубулярной структуры дентина, на основе которой проведен расчет коэффициента проницаемости дентина в зависимости от диаметра и плотности числа тубул.

Далее описана математическая модель, основанная на численном решении уравнения диффузии с последующим использованием известной теории формирования сигнала ОКТ в рассеивающей среде с заданными свойствами.

В качестве нетривиального примера описан механизм формирования немонотонного А-скана в условиях, когда оптическое просветление влияет не только на коэффициент ослабления, но и на сечения рассеяния назад, определяющее полезный сигнал. Наконец, в седьмом разделе описываются эксперименты по оптическому мониторингу проникновения наночастиц в образцы зубной эмали и дентина. Вначале рассмотрены измерения методом ОКТ-визуализации, а затем – с помощью нелинейной микроскопии с использованием флуоресценции с двухфотонным В заключении (раздел 8) обсуждаются итоги проделанной работы и перспективы ее продолжения.

2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Оптическая когерентная томография (ОКТ) 2.1.

Оптическая визуализация биологических тканей – сложная задача, так как даже в ближнем инфракрасном (ИК) диапазоне, где поглощение минимально (так называемое физиологическое окно прозрачности) распространение света затруднено интенсивным рассеянием на неоднородностях показателя преломления, присущих природе биологических тканей [1]. Классическим примером является склера глаза, компоненты которой слабо поглощают видимый свет, но имеют различный показатель преломления, так что из-за рассеяния склера почти непрозрачна.

Восстановление трехмерной структуры объектов осуществляется при использовании рентгеновской [2–4], магнитно-резонансной [5, 6], ультразвуковой и других методов томографии [7]. В настоящее время главным образом развиваются четыре направления оптической томографии: первое основано на регистрации группы выделенных (прямо прошедших или диффузно рассеянных) фотонов при облучении объекта импульсами света сверхкороткой длительности; второе использует регистрацию волн фотонной плотности; третье – когерентные свойства оптического излучения; четвертое основано на принципах конфокальной микроскопии [8–12].

В когерентной томографии на сегодняшний день наиболее широко обсуждаются два подхода.

Первый по своей сути очень близок к импульсной томографии, так как основан на регистрации прямо прошедших фотонов, селекция которых осуществляется за счет сохранения ими когерентности по отношению к падающему пучку путем оптического гетеродинирования (интерференции), поэтому он может регистрировать томограммы в непрерывном режиме [13–16]. Второй подход основан на селекции рассеянных (отраженных) фотонов локальными неоднородностями биоткани за счет использования интерферометров с низкокогерентными источниками света (суперлюминесцентные светодиоды, фемтосекундные лазерные системы) [12, 17–20].

Визуализация биологических тканей путем простого просвечивания, как это делается в рентгеновской радиологии или когерентной томографии, непригодна в видимой или ИК-области. Это связано с тем, что фотоны, проходящие через толстый образец ткани, многократно рассеиваются, теряя свою пространственную когерентность и уничтожая контраст изображения.

Было предложено множество методов для снижения влияния рассеянного света на формирование изображения путем выделения той части освещающего излучения, которая не рассеивается или минимально рассеивается в ткани. Например, пространственный фильтр в виде точечной диафрагмы в конфокальной микроскопии позволил получить высококачественные изображения деталей строения тканей на клеточном и субклеточном уровне, в том числе in vivo. Однако чисто пространственный фильтр неэффективен против многократно рассеянного света в сильно рассеивающих средах, поэтому конфокальная микроскопия ограничена первыми несколькими сотнями микрометров по глубине [21]. Для получения изображений более глубоких слоев сильно рассеивающих тканей ранние исследования были сосредоточены на временной селекции нерассеянной («баллистической») составляющей света, прошедшего [22] или отраженного назад [23] образцом биологической ткани. Была также предложена и продемонстрирована нелинейно-оптическая селекция неотклоненного света [24].

Однако потребность в дорогостоящих фемтосекундных лазерах для реализации этих методов ограничивает их использование в рутинных медицинских приложениях. В последнее время получил известность другой, более экономичный подход, который использует в качестве пространственного фильтра малую длину когерентности широкополосного источника света, а не длину ультракороткого лазерного импульса. Методы, основанные на когерентной селекции, включают одномерный дальнометрический метод оптической когерентной рефлектометрии [25], двумерные комбинированные методы сканирования и измерения дальности, такие как ОКТ [19, 26], оптическая когерентная микроскопия [27] и методика, основанная на низкокогерентной голографии [28]. Из всех этих методов метод ОКТ показал себя наиболее перспективным для клинических приложений, благодаря его относительной простоте и низкой стоимости.

На протяжении последних десятилетий значительное развитие получила неинвазивная ОКТ диагностика биотканей [29–31]. Этот метод позволяет получать трехмерные изображения приповерхностных слоев ткани с хорошим пространственным разрешением, достигающим ~ 6-10 мкм, и с высокой чувствительностью ( 100 дБ) [29, 32]. Неинвазивность, имеющая принципиальное значение при исследованиях in vivo, высокое разрешение, сравнительная простота и невысокая стоимость являются несомненными преимуществами ОКТ перед другими методами визуализации. Некоторые последние достижения ОКТ-технологии, в том числе, в сочетании с другими подходами в рамках одного устройства описаны в обзоре [33]. К недостаткам ОКТ можно отнести небольшую глубину зондирования, а также ухудшение качества изображения за счет формирования спеклов [34].

После первой демонстрации в 1991 г. для послойной визуализации глаза человека [35] ОКТ активно развивается для разнообразных диагностических приложений. Около половины академических исследований и промышленных разработок по ОКТ приходится на офтальмологические применения [36-45], на втором месте идет визуализация сердечно-сосудистой системы [46-53].

ОКТ применяется также в дерматологии [54-58], стоматологии [59-70], и эндоскопических исследованиях [71-76].

Существуют две основные схемы ОКТ - временная и спектральная [29].

При временной ОКТ образец помещается в предметное плечо интерферометра Майкельсона, а сканирующая оптическая линия задержки - в опорное плечо (рисунок 2.1). Сканирование по глубине осуществляется путем перемещения опорного зеркала и синхронной записи интерферометрического сигнала, продольное разрешение определяется длиной когерентности излучения. За счет использования низкокогерентного (широкополосного) источника [37] типичное продольное разрешение достигает 6-10 мкм. Зависимость ОКТ сигнала от глубины называется А-сканом. Латеральное (поперечное) сканирование осуществляется перемещением образца либо отклонением предметного пучка (рисунок 2.1). Двумерные томографические изображения (В-сканы) получаются из последовательности А-сканов путем латерального сканирования зондирующего пучка вдоль некоторого направления. В свою очередь, из последовательности В-сканов формируется трехмерное изображение приповерхностного слоя ткани. Латеральное разрешение определяется размером пятна предметного светового пучка, фокусируемого на зондируемую область образца.

Рис. 2.1. Схема волоконно-оптического ОКТ сканера, работающего по временной схеме В частотно-модуляционной ОКТ (Фурье-ОКТ, спектральной ОКТ), основанной на спектральной интерферометрии рассеянного назад излучения [9], сканирование по глубине образца (измерение времени задержки отраженного сигнала с данной глубины) заменяется регистрацией спектра с Фурье-преобразованием. В результате отпадает необходимость в движении опорного зеркала и весь А-скан получается в результате одного измерения. В настоящее время ясно, что этот метод обладает большим преимуществом по скорости и чувствительности [76] по сравнению с его временными аналогами.

В экспериментальной части диссертации использована именно спектральная ОКТ, поэтому на этом методе мы остановимся несколько подробнее.

На рисунке 2.2 показана схема частотно-модуляционной ОКТ на основе интерферометра Майкельсона и спектрометра с высоким разрешением (спектрального радара). Поскольку спектральный радар измеряет амплитуду рассеяния E(z) вдоль оси, идущей от поверхности вглубь объекта, за одну экспозицию приемника без продольного сканирования, время записи томограммы может быть очень мало.

Рис. 2.2. Схема спектральной ОКТ с источником света, имеющим малую длину когерентности В результате суперпозиции предметного и опорного полей формируется спектральное распределение интенсивности регистрируемого света

–  –  –

(2.1) где k – волновое число, S(k) – спектральное распределение амплитуды источника света. С помощью обратного преобразования Фурье определяется зависимость амплитуды рассеяния от глубины. Вместо низкокогерентного источника в схеме спектральной ОКТ может быть использована лазерная развертка, то есть быстрая перестройка лазера в широкой полосе оптических частот [78].

В работах [79, 80] показано, что Фурье-ОКТ и ОКТ со сканированием частоты источника имеют преимущества по чувствительности по сравнению с временной ОКТ.

Дополнительную информацию о функциональном состоянии биоткани можно получить с помощью доплеровской и поляризационно-чувствительной ОКТ. Доплеровская ОКТ позволяет выделить изображение движущихся компонентов на фоне неподвижного окружения [81]. В частности, волоконно-оптическая доплеровская ОКТ может использоваться для измерений скорости потока крови в сосуде, расположенном за сильно рассеивающим слоем в живом объекте [82]. В поляризационно-чувствительной ОКТ [79, 80, 83, 84] используется не только интенсивность, но и поляризация отраженного назад света, изменение которой определяется анизотропией среды. В большинстве исследований с применением поляризационно-чувствительной ОКТ критерием патологических изменений является измеряемое уменьшение макроскопического двулучепреломления биоткани.

Поскольку на глубинах более 300мкм трудно обеспечить корректные измерения двулучепреломления, для более глубоких слоев (до 1,5 мм) используется более простая кросс-поляризационная ОКТ [85], в которой измеряется кросс-поляризованная компонента света, рассеянного назад. Патологические процессы характеризуются изменениями в количестве коллагеновых волокон и их пространственной организации. Поэтому сравнительный анализ кросс-поляризационных свойств обратного рассеяния для нормальной и патологической биоткани можно использовать для ранней диагностики неопластических процессов.

1.2 Применения ОКТ для количественного определения оптических параметров среды и их мониторинга Параллельно с совершенствованием ОКТ как средства получения трехмерных изображений продолжают развиваться применения ОКТ для количественного определения тех или иных оптических параметров биоткани и их пространственного распределения. Поскольку в ОКТ используются широкополосные источники света, из ОКТ сигнала можно извлекать спектроскопическую информацию, то есть осуществлять спектроскопическое исследование биоткани с пространственным разрешением [86–89]. Такая методика называется спектроскопической ОКТ (СОКТ). Morgner и др. (2000) впервые предложили вариант временной широкополосной СОКТ с использованием сдвига центра тяжести спектра в качестве количественного индикатора спектральных изменений [86]. В работах [87, 90] на основе измеренных с разрешением по глубине спектров рассеяния назад и передаточных функций ткани была произведена количественная оценка распределения концентрации поглощающих центров. Модификация спектра рассеянного назад излучения обусловлена двумя механизмами: поглощением и рассеянием. Измерение поглощения в сочетании с использованием закона Бугера-Ламберта-Бера открывает возможность измерения концентраций таких сильно поглощающих биологических веществ, как гемоглобин, цитохромы и меланин с разрешением по глубине [91]. Аналогично можно получать распределение концентраций экзогенных контрастных агентов, таких как органические красители [92]. По данным измерений рассеяния с помощью теории рассеяния можно идентифицировать клеточные и субклеточные морфологические и биохимические изменения, такие как изменение отношения «ядро/цитоплазма» на ранней стадии развития опухолей [93]. Однако, стандартная ОКТ в мутных средах не позволяет дифференцировать вклады рассеяния и поглощения. Поэтому в большинстве первых работ по СОКТ спектральные изменения относились на счет поглощения, а вклад рассеяния считался пренебрежимо малым. Это предположение далеко от реальности, так как большинство биотканей рассеивают свет сильнее, чем поглощают. Даже при использовании специально подобранных поглощающих красителей в качестве контрастных агентов вклад рассеяния не может быть сделан пренебрежимо малым, так как концентрация красителя в биоткани не может быть как угодно высокой. Сложность разделения вкладов поглощения и рассеяния возникает от слишком большого числа переменных, подлежащих определению при решении обратной задачи. Иногда, например, при использовании красителей, сильно поглощающих в ближней ИК области, спектр красителя известен априори и сильно отличается от спектра рассеяния биоткани.

В таких случаях разделение вкладов рассеяния и поглощения становится возможным (см., например, [94–96]).

Ряд авторов обратились к проблеме получения количественной информации об оптических свойствах рассеивающих образцов с помощью низкокогерентной интерферометрии (НКИ) и ОКТ. Для обеспечения высокой точности таких оценок требуется знание связи между оптическими свойствами рассеивающего образца и сигналом НКИ [97-101], а также роли спекл-шума в отображении оптических свойств [89,102,103]. В работе [104] продемонстрировано применение НКИ для измерений диффузии красителя в рассеивающих фантомах биоткани. Коэффициент диффузии фталоцианинового красителя был измерен в 1.5% агаровом геле, содержащем интралипид в качестве рассеивающего компонента, c использованием интерферометрии на двух длинах волн. Коэффициент диффузии красителя оценивался путем подгонки математической модели интерферометрического сигнала к экспериментально измеренной огибающей НКИ. Результаты показывают, что метод пригоден для образцов с непрерывными пространственными вариациями коэффициента рассеяния на расстояниях, ограниченных снизу длиной когерентности зондирующего излучения, и позволяет характеризовать процесс диффузии в рассеивающих средах in situ.

Методика неинвазивной оценки молекулярной диффузии в биотканях с помощью ОКТ была предложена Лариным и соавторами [105-109]. Они показали, что, используя ОКТ с одним источником света, можно осуществить мониторинг диффузии глюкозы в биотканях на основе анализа рассеивающих свойств биоткани с разрешением по времени и глубине, наблюдая за временной эволюцией А-скана [110]. Полученные результаты говорят о том, что метод ОКТ можно успешно применять для функционального имиджинга и количественной характеристики процессов диффузии как в фантомах, имитирующих биоткани, так и в самих биотканях. В работе [105] были представлены результаты пилотных исследований по применению ОКТ для мониторинга и количественной характеристики диффузии различных агентов в склере и роговице цельного глаза кролика ex vivo. Исследования по ОКТ-мониторингу диффузии глюкозы и других агентов, проведенные в рассеивающих средах со стабильными оптическими свойствами, на животных и человеке, продемонстрировали:

способность метода ОКТ обнаруживать изменения коэффициента рассеяния с точностью около 1,5% в средах со стабильными оптическими свойствами;

хорошую корреляцию изменений наклона сигнала ОКТ на глубине 150-900 мкм в коже с изменениями концентрации глюкозы в крови у животных;

хорошую корреляцию изменений наклона сигнала ОКТ на глубине 200 мкм в коже с изменениями концентрации глюкозы в крови у человека;

возможность повысить точность, чувствительность и специфичность неинвазивного мониторинга концентрации глюкозы в крови с помощью метода ОКТ за счет использования оптимизированных систем ОКТ.

Эти выводы стимулируют интерес к дальнейшему развитию техники ОКТ-мониторинга диффузии химических агентов, совершенствованию предложенной методики и ее распространению на различные проникающие агенты и новые типы биотканей, в частности, на ткани человеческого зуба, что составляет одну из основных задач настоящей работы.

Нелинейная микроскопия 2.2.

Большая часть экспериментальных исследований, описанных в настоящей работе, была выполнена автором с использованием метода ОКТ. Однако, при исследовании проникновения наночастиц в биоткани применялись и другие методы, известные как нелинейная (двухфотонная) микроскопия (двухфотонная томография). Такое название объединяет два метода, основанных на разных нелинейно-оптических эффектах: генерации второй гармоники и двухфотонном возбуждении флуоресценции. Генерация второй гармоники представляет собой параметрическое взаимодействие волн в нелинейной среде, при котором среда не возбуждается, а два фотона накачки преобразуются в один фотон удвоенной частоты (второй гармоники). При двухфотонном возбуждении флуоресценции два фотона накачки поглощаются средой в результате одного квантового перехода, после чего флуоресценция происходит так же, как если бы указанное возбуждение было произведено любым другим способом (например, путем поглощения одного кванта удвоенной частоты). Общей чертой этих эффектов является то, что они возникают только в области достаточно высокой интенсивности возбуждающего поля – в области острой фокусировки пучка накачки, что обеспечивает пространственное разрешение при формировании изображений.

Вторая общая черта, важная для биотканей, состоит в том, что накачка производится ИК излучением, рассеяние которого в биотканях гораздо слабее, чем для видимого излучения.

2.2.1. Микроскопия с использованием генерации второй гармоники

Эффект генерации второй гармоники (ГВГ) света – первый нелинейнооптический эффект, экспериментально обнаруженный в кристалле кварца почти сразу после создания лазера [111]. Первое наблюдение ГВГ в биологических тканях относится к 1971 году [112]. Использование конфокального сканирующего микроскопа в сочетании с фемтосекундным титан-сапфировым лазером в качестве источника света привело к появлению ГВГ микроскопии, которая впервые была применена к биологическому объекту в работе [113]. Это вызвало бурный рост числа публикаций по различным применениям ГВГ, в том числе, в микроскопии и визуализации структуры биологических объектов [114-117]. В 2010 году ГВГ-микроскопия была успешно применена для исследований, проводимых на лабораторных животных in vivo [118,119].



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
Похожие работы:

«КРУТОВА КСЕНИЯ АЛЕКСЕЕВНА ЧИСЛЕННОЕ РЕШЕНИЕ ТРЕХМЕРНЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ ЗАДАЧ ТЕОРИИ УПРУГОСТИ И ПЛАСТИЧНОСТИ НА ОСНОВЕ АЖУРНОЙ ВАРИАЦИОННО-РАЗНОСТНОЙ СХЕМЫ 01.02.04 Механика деформируемого твердого тела Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Научный руководитель: доктор физико-математических...»

«Сидоров Михаил Михайлович Влияние ультразвуковой ударной обработки на механические свойства и перераспределение остаточных напряжений сварных соединений трубопроводов, эксплуатируемых в условиях Сибири и Крайнего Севера Специальность 05.02.07 Технология и оборудование механической и физико-технической обработки...»

«Чмыхова Наталья Александровна МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ФОРМИРОВАНИЯ РАВНОВЕСНЫХ КОНФИГУРАЦИЙ ПЛАЗМЫ В МАГНИТНЫХ ЛОВУШКАХ – ГАЛАТЕЯХ 05.13.18 – Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Научный руководитель – доктор физико-математических наук профессор Брушлинский Константин Владимирович Москва – 20...»

«ПАНЧЕНКО Алексей Викторович МАРКШЕЙДЕРСКАЯ ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ КРИВОЛИНЕЙНОГО В ПЛАНЕ БОРТА КАРЬЕРА Специальность 25.00.16 – Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр Научный руководитель: доктор технических...»

«САВЕЛЬЕВ Денис Игоревич ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ПРЕДОТВРАЩЕНИЮ НЕГАТИВНЫХ ПОСЛЕДСТВИЙ ЗАТОПЛЕНИЯ УГОЛЬНЫХ ШАХТ Специальность 25.00.16 – Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр Диссертация...»

«Альсурайхи Абдулазиз Салех Али Поверхностные свойства легкоплавких сплавов бинарных и тонкопленочных систем с участием щелочных металлов 01.04.07 – физика конденсированного состояния ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук...»

«Минаков Дмитрий Вячеславович РАСЧЕТ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПЛОТНОЙ ПЛАЗМЫ МЕТАЛЛОВ МЕТОДОМ ФУНКЦИОНАЛА ПЛОТНОСТИ И КВАНТОВОЙ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ДИНАМИКИ 01.04.08 – физика плазмы ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Научный руководитель к. ф.-м. н. Левашов Павел Ремирович Москва – 2015 Содержание Введение......................»

«ГУРИН Григорий Владимирович СПЕКТРАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВЫЗВАННОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ ВКРАПЛЕННЫХ РУД Специальность 25.00.10 – Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук Научный руководитель: д.г.-м.н., проф. К.В. Титов Санкт-Петербург –...»

«Никонов Антон Юрьевич Эволюция кристаллической решётки вблизи внутренних и внешних границ раздела в условиях сдвигового динамического нагружения Специальность: 01.04.07 Физика...»

«Семиков Сергей Александрович Методы экспериментальной проверки баллистической теории света 01.04.03 – Радиофизика ДИССЕРТАЦИЯ на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук Научный руководитель д. ф.-м. н., проф. Бакунов Михаил Иванович Нижний Новгород – 2015 Содержание ВВЕДЕНИЕ ГЛАВА 1....»

«ЯКИМОВ ВАСИЛИЙ НИКОЛАЕВИЧ МЕТОДОЛОГИЯ АНАЛИЗА СКЕЙЛИНГА ТАКСОНОМИЧЕСКОГО, ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКОГО И ФУНКЦИОНАЛЬНОГО РАЗНООБРАЗИЯ БИОТИЧЕСКИХ СООБЩЕСТВ Специальность: 03.02.08 – экология (биология) ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени доктора биологических наук Научный консультант: доктор биологических наук, доктор...»

«ЕМЕЛЬЯНОВ НИКИТА АЛЕКСАНДРОВИЧ Структура и диэлектрические свойства наночастиц BaTiO3 c модифицированной поверхностью и композитного материала на их основе Специальность 01.04.07 – физика конденсированного состояния ДИССЕРТАЦИЯ на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук Научный руководитель: доктор технических наук, профессор, Заслуженный деятель науки РФ Сизов А.С. Курск – 2015...»

«ВОРОНЦОВА ЕВГЕНИЯ АЛЕКСЕЕВНА МЕТОД ОТДЕЛЯЮЩИХ ПЛОСКОСТЕЙ С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМИ ОТСЕЧЕНИЯМИ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ В ЗАДАЧАХ АНАЛИЗА ДАННЫХ С НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЯМИ Специальность 05.13.18 – Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ Диссертация на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук Научный...»

«СЕРГИНА Елена Викторовна КОМПЛЕКСНЫЙ МОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЯ ПРИРОДНО-ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ Специальность: 25.00.16 – Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук...»

«ДЕТУШЕВ ИВАН ВАСИЛЬЕВИЧ ФУНДАМЕНТАЛИЗАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТОВ ЭКОНОМИЧЕСКИХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ ВУЗОВ НА ОСНОВЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ ОБУЧЕНИЯ 13.00.02 – теория и методика обучения и воспитания (математика) Диссертация на соискание ученой степени кандидата педагогических наук Научный руководитель: доктор...»

«ДАУ Ши Хьеу ИССЛЕДОВАНИЯ ОСОБЕННОСТЕЙ ЗАРЯДОВОГО ТРАНСПОРТА И МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ НИЗКОРАЗМЕРНОГО АНТИФЕРРОМАГНЕТИКА LiCu2O2, СВЯЗАННЫХ С ЕГО ДОПИРОВАНИЕМ Специальность 01.04.07 Физика конденсированного состояния Диссертация на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук МОСКВА 2015 год Оглавление ВВЕДЕНИЕ Глава...»

«ЗАХАРОВ ФЁДОР НИКОЛАЕВИЧ ЧИСЛЕННЫЙ АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ ПРИ РАСПРОСТРАНЕНИИ УКВ В СЛУЧАЙНО-НЕОДНОРОДНОЙ ТРОПОСФЕРЕ НАД МОРСКОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ Специальность 01.04.03 – Радиофизика ДИССЕРТАЦИЯ на соискание учёной степени кандидата технических наук Научный руководитель доктор технических...»

«Огородников Илья Игоревич РЕНТГЕНОВСКАЯ ФОТОЭЛЕКТРОННАЯ ДИФРАКЦИЯ И ГОЛОГРАФИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ СЛОИСТЫХ КРИСТАЛЛОВ ХАЛЬКОГЕНИДОВ ТИТАНА И ВИСМУТА Специальность 01.04.07 физика конденсированного состояния Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Научный...»

«ЕМЕЛЬЯНОВ НИКИТА АЛЕКСАНДРОВИЧ Структура и диэлектрические свойства наночастиц BaTiO3 c модифицированной поверхностью и композитного материала на их основе Специальность 01.04.07 – физика конденсированного состояния ДИССЕРТАЦИЯ на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук Научный руководитель: доктор технических наук, профессор, Заслуженный деятель науки РФ Сизов А.С. Курск – 2015...»

«САВЕЛЬЕВ Денис Игоревич ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ПРЕДОТВРАЩЕНИЮ НЕГАТИВНЫХ ПОСЛЕДСТВИЙ ЗАТОПЛЕНИЯ УГОЛЬНЫХ ШАХТ Специальность 25.00.16 – Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр Диссертация...»









 
2016 www.konf.x-pdf.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, диссертации, конференции»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.