Техника - молодёжи 1982-03, страница 11
2. ЛАЗЕР В РОЛИ ДИАГНОСТА АЛЕКСАНДР ПРИЕЗЖЕЕ, кандидат физико-математических наук Лазерное излучение благодаря своим уникальным свойствам широко используется в биологии и медицине для изучения самых разных свойств и параметров объектов. Диапазон такого использования — от макромолекул и их комплексов до одноклеточных и многоклеточных подвижных организмов, вирусов, лейкоцитов и эритроцитов крови. Одним из перспективных методов их исследования с помощью лазеров является спектроскопия квазиупругого рассеяния, которая позволяет очень точно и быстро измерять скорость и другие параметры медленных движений исследуемых объектов в системе. Для этого маломощный лазерный пучок, исключающий нежелательное воздействие, фокусируется на объект. Острая направленность лазерного пучка позволяет сформировать освещенный участок в несколько миллимикрон. Отдельные частички исследуемого вещества, пересекая этот измерительный объем, рассеивают во. все стороны зондирующее излучение. При этом оказывается, что параметры рассеянного света зависят от параметров движения частиц, их размеров, формы, структуры. Конкретный вид этой зависимости может быть найден благодаря свойствам когерентности и монохроматичности лазерного света. Чувствительные фотоприемники регистрируют рассеянное в измерительном объеме излучение и позволяют преобразовать несущие информацию параметры рассеянного поля в электрический сигнал, легко поддающийся обработке анало-логовыми и цифровыми устройствами. Измерения коэффициентов диффу зии во времени позволяют проследить за взаимодействием макромолекул. Например, при иммунных реакциях за образованием комплекса «антиген — антитело» или за периодическими превращениями в растворах рибосом, при синтезе белка Лазерный луч позволяет изучать движение крупных молекул не только в растворах, ио и в сложных био-структурах, например непосредственно в мышечных волокнах. Другое интересное направление — исследование подвижности бактериальных клеток, простейших организмов в зависимости от внешнего воздействия (например, фармакологическими препаратами). Этими методами исследуются направленные потоки биохимических жидкостей, несущих светорассеиваю-щие частицы. Изучение микроцирку-ляцни крови в подкожных капиллярах показало, что ее параметры несут информацию о некоторых заболеваниях. В результате уже создана установка во Всесоюзном научно-исследовательском и испытательном институте медицинской техники Минздрава СССР, позволяющая проводить диагностику ряда заболеваний по микроциркуляции крови. Этот метод дает также возможность заглянуть в тайны протоплазмы внутри живых клеток, выяснить механизмы преобразования химической энергии в механическую. Если у некоторых объектов заметные внутриклеточные движения наблюдаются сравнительно редко, например только в процессе деления клетки, то у других это движение происходит постоянно и выполняет важные функции, связанные с обменом и миграцией веществ. Так, у слизевого гриба в плазмоидальной стадии развития наблюдаются очень интенсивные потоки протоплазмы со скоростями 1—2 мм/с. Точные и быстрые измерения этих скоростей нужны для исследования механизмов немышечной подвижности и биологических ритмов на уровне живой клетки. Природа этих ритмов, связь их с другими процессами, протекающими в клетке, пока что находится в стадии изучения, и лазеры должны сказать здесь не последнее слово. Слизевой гриб, внутри тонких тяжей которого при помощи лазера были измерены параметры возвратно-поступательного движения протоплазмы в живой клетке. 3. О ЧЕМ МОГУТ РАССКАЗАТЬ АТОМЫ И МОЛЕКУЛЫ ВЛАДЛЕН ЛЕТОХОВ, профессор, лауреат Ленинской превши Лазеры с перестраиваемой длиной волны излучения — очень тонкий и эффективный инструмент для избирательного воздействия на атомы, молекулы и даже биомолекулы. Под действием мощного лазерного излучения (импульса) с одной или несколькими длинами волн нужные нам атом или молекула могут поглотить значительное количество лазерных фотонов. В результате этого атом или молекула приобретут энергию, при которой в них вполне возможны внутренние перестройки: отрыв электрона нли отдельных атомов, разложение молекулы н т. д. Именно этот принцип лежит в основе многих применений лазерного света в ядерной физике, химии, бнологни. Приведу несколько примеров. Под действием лазерного излучения с перестраиваемой длиной волны нейтральный атом определенного сорта (или даже определенного изотопного состава) может быть избирательно ионизирован. Заряженную частицу теперь легко определить, что и лежит в основе обнаружения одиночных атомов с помощью метода лазерной избирательной ионизации. Этот метод находит применение в аналитической технике для обнаружения ничтожных элементов примесей в особо чистых материалах, в ядерной физике - для выявления редких короткоживущих радиоактивных атомов, в археологии — для определения возраста изучаемых объектов. Трудно даже очертить круг возможных применений. В Институте спектроскопии АН СССР ^делан первый шаг к созданию лазерных радиационных ловушек холодных атрмов, позволяющих достигнуть пространственной локализации одиночных атомов в глубоком Запись модуля эффективной скорости протоплазмы в тяжах слизевого гриба. t-10ac |
