Биофото́ника — научная дисциплина, изучающая явления и методики, связанные с взаимодействием биологических объектов и фотонов .

Общее представление

Биофотоника изучает различные аспекты взаимодействия биологических объектов и фотонов. В первую очередь это касается испускания, детектирования, поглощения, отражения, модификации и генерации электромагнитного излучения светового или близкого к нему диапазона в различных биологических объектах. Например, молекулах, клетках, тканях, организмах и материалах.

Выделяется два основных направления работ. Первое, к чему обычно и относят термин биофотоника — использования света для получения информации о состоянии биологических объектов. То есть, использование оптических методов для изучения и диагностики биологических молекул, клеток и тканей. В этом случае, одним из основных преимуществ является сохранение целостности мембраны исследуемых клеток .

Второе направление исследований, более традиционное и давно разрабатываемое — использования света в качестве инструмента воздействия на биологические ткани, то есть, как носителя энергии, например, в хирургии или терапии .

Некоторые примеры методов биофотоники

Использование ферстеровского резонансного переноса энергии

Так называемый ( англ. Förster resonance energy transfer (FRET) ), носит имя немецкого физика описавшего его в 1946 году. Метод основан на явлении флуоресценции при переносе энергии между двумя хромофорами , донором и акцептором, который происходит без промежуточного испускания фотонов и является результатом диполь-дипольного взаимодействия между ними. Ферстеровский перенос стал одним из наиболее используемых методов в биофотонике. Он даёт возможность исследовать даже субклеточные среды .

Оптогенетика

Оптогенетика , один из методов биофотоники, используемый для исследований нервных клеток . Он базируется на внедрении, методами генной инженерии , в их мембрану специальных каналов — опсинов , реагирующих на возбуждение светом, которое, в свою очередь, обеспечивается применением лазеров , и оптоэлектронной аппаратуры .

Лазерный скальпель

В биофотонике методом резки , абляции и спекания (соединения) кромок живой биологической ткани, является применение лазерного скальпеля . Его важным преимуществом по сравнению с обычным скальпелем является малая травматичность операции из-за незначительной ширины разреза, одновременной коагуляции сосудов и существенного снижения кровотечения. Кроме того, излучение лазера абсолютно стерильно . Вследствие всего перечисленного, период заживления раны сокращается в два-три раза .

См. также

• Флуоресценция в биологических исследованиях
• Оптогенетика
• Фотоника

Примечания