Logo ČVUT
ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE
STUDIJNÍ PLÁNY
2019/2020

Pokročilá biofotonika

Přihlášení do KOSu pro zápis předmětu Zobrazit rozvrh
Kód Zakončení Kredity Rozsah Jazyk výuky
17PMP2BFT Z,ZK 4 2P+1C česky
Přednášející:
Miroslav Jelínek (gar.)
Cvičící:
Jan Mikšovský, Miroslav Jelínek (gar.)
Předmět zajišťuje:
katedra přírodovědných oborů
Anotace:

Přehled o principech a aplikacích v interdisciplinární oblasti spojující poznatky fyziky, optiky a biologie. Interakce záření s látkou, interakce záření s tkáněmi, základy biologie, fotobiologie, biozobrazování, základy laserů + bezpečnost, optické biosenzory, fotodynamická terapie, optická manipulace s buňkami, nanotechnologie pro biofotoniku, biomateriály pro fotoniku.

Požadavky:

Podmínky zápočtu: účast na cvičeních (1 neúčast bude řešena zadáním rešeršní práce na vybrané téma). Účast na laboratorních cvičeních a odevzdání protokolů z měření v požadovaném rozsahu a kvalitě.

Test ve 4., 8. a 12.výukovém týdnu semestru.

Vypracování semestrální práce. Vypracování dvou domácích cvičení.

Podmínky zkoušky: zkouška ústní s písemnou přípravou

Osnova přednášek:

1.Biofotonika jako vědní obor, fotonika ? vymezení. Foton, energie vyměňovaná s látkou po kvantech. Interakce mnohomodového elektromagnetického záření s atomem.

2. Popis záření klasických zdrojů, popis laserového záření, koherence.

3.Úvod do kvantové optiky, základy přenosu kvantové informace, kryptografie, fotopulsní statistika , fotonové echo.

4.Interakce záření s biologickými objekty na úrovni organismu, tkáně, buňky, molekuly.

5.Resonanční a nerezonanční interakce, mechanismus interakce záření s tkání, druhy interakce (fotochemická, fotoablace, fotodestrukce, tepelná interakce). Vedení tepla v tkáni. Rozptyl záření v tkáni, absorpce záření v tkáni.

6.Vnější a vnitřní fotoelektrický jev, pravděpodobnost uvolnění elektronu, optické detektory, zrakové orgány.

7.Fotonické a polovodičové součástky a jejich integrace (planární a kanálkové vlnovody, modulátory, zesilovače).

8.Fotonika v biologii (mutace DNA, fotosyntéza).

9.Spektroskopie jednotlivých molekul.

10.Pokročilé mikroskopické metody (konfokální mikroskop, fluorescenční mikroskopie, dvou-fotonová mikroskopie, FLIM, FRAP, STED).

11.Pokročilé optické biosenzory, dělení, principy, interferometrický biosenzor, mřížkový biosenzor, rezonanční zrcadlo, TIRF, SPR- povrchové plazmony, citlivost biosenzorů.

12.Metody pro zobrazování biologických systémů v nanorozměrech (TERS/SERS, CARS).

13.Manipulace s buňkami pomocí optického záření- tweezery, cytometrie.

14.Optická koherentní tomografie, záloha.

Osnova cvičení:

1.Interakce optického záření s tkání

2.Měření ablačních prahů tkání

3.Spektrofotometrické stanovení koncentrace látek v tělních tekutinách

4.Fotokatalytická měření

5.Měření vnitřního pnutí pomocí optických metod

6.Měření indexu lomu a tloušťky vrstev metodou módové spektroskopie (m-line), vlnovodné vlastnosti

7.Odevzdání laboratorních protokolů, vyhodnocení, diskuse výsledků.

Cíle studia:
Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1]AGARWAL, G. Quantum optics. xvi, 491 pages. ISBN 9781107006409, 2013.

[2]Bahaa E. A. Saleh, Malvin Carl Teich.Základy fotoniky, svazek 1-4. Vyd. MATFYZPRESS, 1994, Praha.

[3]Jelínek, Miroslav, et al. Biofotonika. 1. vydání. 163 stran. 2015.

[4]Paras N. Prasad : Introduction to Biophotonics. Wiley-InterScience 2004.

[5]SERGIENKO, Alexander V. Quantum communications and cryptography. Boca Raton, FL: Taylor & Francis, 2006, 232 p. ISBN 0849336848.

Doporučená literatura:

[1]A. Vogel, V. Venugopalan:Mechanism of Pulsed laser Ablation of Biological Tissue, Chem. Rev. 2003, 103, 577-644.

[2]Biomedical Photonics Handbook, Tuan Vo- Dinh (Editor), Taylor&Francis Group,2003.

[3]NIEMZ, Markolf H. Laser-tissue interactions: fundamentals and applications. 3rd. ed. Springer, c2004.

[4]DUARTE, F. Quantum optics for engineers. xxxi, 411 pages. ISBN 9781439888537, 2014.

Poznámka:
Rozvrh na zimní semestr 2019/2020:
06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po
místnost KL:B-326
Jelínek M.
10:00–11:50
(přednášková par. 1)
Kladno FBMI
Učebna
Út
St
Čt

místnost KL:A-014
Mikšovský J.
08:00–11:50
SUDÝ TÝDEN

(přednášková par. 1
paralelka 1)

Kladno FBMI
Laboratoř biofotoniky
Rozvrh na letní semestr 2019/2020:
Rozvrh není připraven
Předmět je součástí následujících studijních plánů:
Platnost dat k 13. 10. 2019
Aktualizace výše uvedených informací naleznete na adrese http://bilakniha.cvut.cz/cs/predmet4718206.html