Biofotonika
Kód | Zakončení | Kredity | Rozsah | Jazyk výuky |
---|---|---|---|---|
F7ABBBFT | KZ | 2 | 2P | anglicky |
- Garant předmětu:
- Jan Mikšovský, Jan Remsa
- Přednášející:
- Jan Mikšovský, Jan Remsa
- Cvičící:
- Jan Mikšovský, Jan Remsa
- Předmět zajišťuje:
- katedra přírodovědných oborů
- Anotace:
-
Přehled o principech a aplikacích v interdisciplinární oblasti spojující poznatky fyziky, optiky a biologie. Zaměření na interakci záření s látkou, interakce záření s tkání, základy biologie, fotobiologie, biozobrazování, základní principy laserů a vlastnosti laserového záření, bezpečnost práce s lasery, optické biosenzory, fotodynamická terapie, optická manipulace s buňkami, nanotechnologie pro biofotoniku, biomateriály pro fotoniku.
- Požadavky:
-
Zápočtová písemka na konci semestru skládající se z několika teoretických otázek kopírující probranou látku (max. 100 bodů - klasifikace klasická ČVUT)
- Osnova přednášek:
-
1. Základy světla a hmoty: vlna, fotony, podstata světla, duální charakter světla, vlnová a paprsková optika, elmg. spektrum, index lomu, šíření světla, lineární a kruhová polarizace, fázová a grupová rychlost, difrakce, interference, koherence, Michalsonův interferometr, interference, Youngův pokus, difrakce
2. Lasery: koh. a nekoherentní zdroje, Bohrův model, energetické hladiny, spontánní a stimulovaná emise, buzení laseru, 3 hladinový model, princip činnosti laseru, z čeho se skládá laser, rezonátor, elektrická a magnetická vlna, polarizace, Brewsterův úhel, dělení laserů.
3. Aplikace laserů v medicíně - chirurgie, oftalmologie, dermatologie, urologie, ...
4. Interakce I: Snellovy zákony, reflektance, odraz na různých rozhraních, lom, kritický úhel, totální odraz, Fressnelovy vzorce. Transmise, rozptyl, transmitance různých optických materiálů. Absorpce, Lambertův zákon, absorpční koeficient, absorbance, extinkce, transmitance x absorbance, stanovení abs. konstanty z transmisních měření, fluorescence, Jablonského diagram, rozptyl Mie, Rayleigh, Brillouen.
5. Interakce II: Interakce záření s tkání - abs. koeficient, absorbance DNA, hloubka průniku, dynamické vlastnosti tkání, dekompozice, fotoablace.
6. Fototerapie, Vedení tepla v látce a v tkáni
7. Mikroskopie. Mikroskop optický, numerická apertura, konfokální, fluorescenční. Morfologie, SEM, STM, AFM, TEM, SPM
8. Tenké vrstvy a senzory, Optické biosenzory, definice, QWLS, SERS, SPR, EWF, interferometrické, mřížkové, rez. zrcadlo, rezonance povrchového plazmou, TIRF, aplikace biosenzorů
9. Nanomateriály a nanomedicína, bionanofotonika, nanočástice, nanosondy
10. Tenké vrstvy v lékařství - Biomateriály, implantáty, zubní náhrady, HA, DLC
11. Tweezery-optická manipulace s buňkami, PDT, tomografie, CT, fototerapie. Cytometrie
12. Radiometrie, fotometrie, dozimetrie, svítivost, světelný tok, zářivý tok, detekce optického záření
13. Spektroskopie: Luminiscence (Fluorescence, Fosforescence), FTIR, Ramanova spektroskopie
14. Závěr
- Osnova cvičení:
- Cíle studia:
-
Výstupní znalosti, dovednosti, schopnosti a kompetence: Přehled o principech a aplikacích v interdisciplinární oblasti spojující poznatky fyziky, optiky a biologie. Zaměření na interakci záření s látkou, interakce záření s tkání, základy biologie, fotobiologie, biozobrazování, základní principy laserů a vlastnosti laserového záření, bezpečnost práce s lasery, optické biosenzory, fotodynamická terapie, optická manipulace s buňkami, nanotechnologie pro biofotoniku, biomateriály pro fotoniku.
- Studijní materiály:
-
Povinná literatura:
[1] JELÍNEK, Miroslav. Biofotonika. V Praze: ČVUT, 2015. ISBN 978-80-01-05709-4.
Doporučená literatura:
[1] PRASAD, Paras N. Introduction to biophotonics. Hoboken: Wiley, c2003. ISBN 0-471-28770-9.
[2] SALEH, Bahaa E. A. a Malvin Carl TEICH. Základy fotoniky 1. Praha: Matfyzpress, 1994. ISBN 80-85863-01-4.
[3] SALEH, Bahaa E. A. a Malvin Carl TEICH. Základy fotoniky 2. Praha: Matfyzpress, 1994. ISBN 80-85863-02-2.
[4] SALEH, Bahaa E. A. a Malvin Carl TEICH. Základy fotoniky 3. ISBN 80-85863-00-6.
[5] SALEH, Bahaa E. A. a Malvin Carl TEICH. Základy fotoniky 4. Praha: Matfyzpress, 1996. ISBN 80-85863-12-X.
[6] PRASAD, Paras N. Nanophotonics. Hoboken, NJ: Wiley, 2004. ISBN 0471649880.
- Poznámka:
- Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:
-
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 Út St Čt Pá - Rozvrh na letní semestr 2024/2025:
- Rozvrh není připraven
- Předmět je součástí následujících studijních plánů:
-
- Prospectus - bakalářský (!)
- Bakalářský studijní program Biomedicínská technika v aj (povinně volitelný předmět)
- Bakalářský studijní program Biomedicínská technika v aj (povinně volitelný předmět)