Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Двухквантовые взаимодействия лазерного излучения видимого диапазона с биологическими молекулами

Диссертация: Двухквантовые взаимодействия лазерного излучения видимого диапазона с биологическими молекулами
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на XIII и XV Международных конференциях по когерентной и нелинейной оптике (Минск, 1988; Санкт-Петербург, 1995) — X и XI Международных Вавиловских конференциях по нелинейной оптике (Новосибирск, 1990,1997) — на Международной конференции «Лазер-91» (Сан-Диего, США, 1991), на Международном совещании «Биолюминесценция… Читать ещё >

Двухквантовые взаимодействия лазерного излучения видимого диапазона с биологическими молекулами (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • ГЛАВА 1. ДВУХБАЙТОВЫЕ ПРОЦЕССЫ В МОЛЕКУЛЯРНЫХ СИСТЕМАХ
    • 1. 1. Двухфотонные процессы
      • 1. 1. 1. Двухфотонное поглощение в молекулярных системах
      • 1. 1. 2. Сечение двухфотонного поглощения
      • 1. 1. 3. Двухфотонно-возбуждаемая люминесценция
    • 1. 2. Двухступенчатые процессы
      • 1. 2. 1. Двухступенчатое поглощение в системе синглетных уровней
      • 1. 2. 2. Двухступенчатое поглощение в системе триплетных уровней
    • 1. 3. Двухквантовые процессы в фотобиологии
      • 1. 3. 1. Многофотонные взаимодействия лазерного излучения с клетками и клеточными структурами при микрооблучении
      • 1. 3. 2. Двухквантовые фотоповреждения ДНК
      • 1. 3. 3. Двухквантовая фотоионизация белковых молекул
      • 1. 3. 4. Двухфотонное поглощение высокоинтенсивного УФ излучения
      • 1. 3. 5. Двухфотонное поглощение лазерного излучения видимого диапазона биологическими молекулами
      • 1. 3. 6. Двухфотонное поглощение ИК излучения
    • 1. 4. Выводы главы
  • ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ДВУХФОТОННОЙ ЛАЗЕРНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
    • 2. 1. Методы двухфотонной спектроскопии молекул
      • 2. 1. 1. Метод двух источников
      • 2. 1. 2. Спектроскопия двухфотонно-возбуждаемой люминесценции
      • 2. 1. 3. Спектроскопия двухфотонного возбуждения
    • 2. 2. Автоматизированный лазерный двухфотонный спектрометр для исследования биологических молекул
      • 2. 2. 1. Требования к спектрометру: измеряемые параметры
      • 2. 2. 2. Автоматизированный спектрометр двухфотонного возбуждения: оптическая схема
      • 2. 2. 3. Автоматизированный спектрометр двухфотонно-возбуждаемой люминесценции: оптическая схема
      • 2. 2. 4. Измерительно-вычислительный комплекс
      • 2. 2. 5. Программное обеспечение измерений
    • 2. 3. Метод двухквантового эталона для измерения сечений двухфотонного поглощения
      • 2. 3. 1. Прямые методы измерения сечений ДФП органических молекул
      • 2. 3. 2. Косвенные методы измерения сечений ДФП органических молекул и твердых тел
    • 2. 3. 3. Сечения ДФП молекулярных кристаллов и органических молекул
    • 2. 3. 4. Метод двухквантового эталона
    • 2. 4. Интерпретация результатов измерений сечений ДФП
    • 2. 4. 1. Квантовомеханический подход
    • 2. 4. 2. Геометрическая модель Шефера-Шмидта
    • 2. 5. Выводы главы
  • ГЛАВА 3. ОРГАНИЧЕСКИЕ КВАДРОФОРЫ
    • 3. 1. Измерение сечений двухфотонного поглощения органических квадрофоров
      • 3. 1. 1. Эффекты самоассоциации и сольватации в двухфотонной спектроскопии квадрофоров
      • 3. 1. 2. Сечения двухфотонного поглощения органических молекул
      • 3. 1. 3. Факторы, влияющие на точность измерений сечений двухфотонного поглощения
    • 3. 2. Эффективность двухфотонно-возбуждаемой люминесценции и структура слабых органических квадрофоров
      • 3. 2. 1. Полиядерные ароматические углеводороды
      • 3. 2. 2. Ароматические углеводороды и их производные
    • 3. 3. Геометрические размеры эффективных л-электронных облаков некоторых органических молекул по данным спектроскопии ДФП
    • 3. 4. Выводы главы
  • ГЛАВА 4. ЛАЗЕРНАЯ ДВУХФ0Т0ННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ КВАДРОФОРОВ
    • 4. 1. Ароматические аминокислоты
      • 4. 1. 1. Триптофан
      • 4. 1. 2. Тирозин
      • 4. 1. 3. Фенилаланин
    • 4. 2. Белковые макромолекулы
      • 4. 2. 1. Двухфотонная спектроскопия триптофансодержащих белков
      • 4. 2. 2. Двухфотонная спектроскопия денатурированных белков
      • 4. 2. 3. Двухфотонная спектроскопия сыворотки крови
    • 4. 3. Нуклеиновые кислоты
      • 4. 3. 1. Мононуклеотиды
      • 4. 3. 2. Дезоксирибонуклеиновая кислота
    • 4. 4. Некоторые биологически активные вещества — квадрофоры
    • 4. 5. Роль и биологическое значение двухфотонного поглощения излучения видимого диапазона
      • 4. 5. 1. Двухфотонное взаимодействие излучения с биологическими тканями
      • 4. 5. 2. Электронная структура и биологическая активность молекул
    • 4. 6. Выводы главы
  • ГЛАВА 5. ДВУХСТУПЕНЧАТОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ ВЫСШИХ СИНГЛЕТНЫХ СОСТОЯНИЙ МОЛЕКУЛ КРАСИТЕЛЕЙ
    • 5. 1. Трехуровневая система с двухквантовым возбуждением
      • 5. 1. 1. Трехуровневая система: основные динамические уравнения
      • 5. 1. 2. Трехуровневая система без светового тушения и резонансного переноса энергии возбуждения
      • 5. 1. 3. Трехуровневая система с учетом светового тушения
      • 5. 1. 4. Трехуровневая система с резонансным переносом энергии возбуждения
      • 5. 1. 5. Некоторые итоги анализа трехуровневой системы
    • 5. 2. Четырехуровневая система с двухквантовым возбуждением
      • 5. 2. 1. Четырехуровневая система без учета светового тушения и резонансного переноса энергии возбуждения
      • 5. 2. 2. Четырехуровневая система с учетом светового тушения
      • 5. 2. 3. Четырехуровневая система с учетом резонансного переноса энергии возбуждения и светового тушения
      • 5. 2. 4. Некоторые итоги анализа четырехуровневой системы
    • 5. 3. Экспериментальные исследования высоких возбужденных синглетных состояний красителей при двухквантовом возбуждении
      • 5. 3. 1. Коротковолновая люминесценция красителей при интенсивном лазерном возбуждении
      • 5. 3. 2. Каскадная люминесценция сафранина 5. 3. 3. Двухступенчатое возбуждение феназина 5.3. 4. Двухквантовые процессы в фотохромах
    • 5. 4. Выводы главы
  • ГЛАВА 6. НОВЫЕ ПРИКЛАДНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ДВУХФОТОННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
    • 6. 1. Двухквантовая фотодинамическая терапия
      • 6. 1. 1. Физические основы фотодинамической терапии
      • 6. 1. 2. Двухфотонное возбуждение гематопорфирина
      • 6. 1. 3. Фотодинамические процессы с участием высших возбужденных синглетных состояний красителей
    • 6. 2. Двухфотонная реалография на фотохромных материалах
    • 6. 3. Построение объемного изображения скрещенными лазерными лучами
    • 6. 4. Флуоресцентная микроскопия с двухфотонным возбуждением
    • 6. 5. Выводы главы

Актуальность проблемы.

Спектроскопические методы всегда играли заметную роль в биофизике. Значительные успехи в развитии представлений о структуре и конформации биологических молекул, их взаимодействиях и преобразованиях связаны с методами ядерного магнитного резонанса и оптической спектроскопии. Однако в последнее время эти, некогда ведущие экспериментальные методы биофизики, уже не дают принципиально новой информации и стали весьма рутинными. Биофизика, как и другие фундаментальные науки испытывает потребность в новых методических подходах. Такие подходы могут быть созданы на экспериментальной базе и теоретических представлениях интенсивно развивающейся, в последнее время, нелинейной оптики конденсированных сред. Один из таких подходов — спектроскопия комбинационного рассеяния успешно развивается в направлении изучения биологических молекул и их взаимодействий.

В настоящей работе развивается другое перспективное для биофизики направление нелинейной оптики — двухквантовая лазерная спектроскопия биологических молекул — т. е. спектроскопия электронных переходов, обусловленных одновременным поглощением двух квантов лазерного излучения.

Возможность двухквантового поглощения была теоретически предсказана еще в 30-е годы, в период зарождения квантовой механики, Марией Гепперт-Майер, впоследствии автором оболочечной модели ядра — лауреатом нобелевской премии. К тому времени П. Дирак уже рассчитал вероятность двухфотонного рэлеевского и рамановс-кого рассеяния света. Однако Гепперт-Майер впервые указала на вытекающую из теории дисперсии Дирака возможность таких процессов как двухфотонное поглощение и эмиссия. В общем случае, вероятность двухфотонного поглощения пропорциональна произведению интенсивностей двух световых потоков, если поглощаются два кванта с разными энергиями (цветной эксперимент), или квадрату интенсивности, если приложена всего одна мода (одноцветный эксперимент) [1]. Поэтому при одинаковых мощностях поглощаемого излучения переход молекул в возбужденное состояние в результате од-нофотонного поглощения происходит в среднем через каждые 10″ 7 о.

10″ с, а в результате двухфотонного поглощения — не чаще чем в 10″ 3 с 121.

Первые эксперименты по регистрации двухфотонного поглощения в молекулярных системах были выполнены Кайзером и Гарретом уже в 1961 году, сразу же после создания лазеров. В их одноцветных экспериментах красным светом рубинового лазера (Х=694, 3 нм) возбуждалась голубая люминесценция (Хр=425 нм) кристалла фтористого кальция с примесью ионов европия (СаР2:Еи2+) [3]. Кванта красного света недостаточно для возбуждения голубой люминесценции и только при одновременном поглощении двух квантов требуемая энергия может быть получена:

ЬЯ + М2 = Ег — Её где — энергия верхнего возбужденного уровня, Её — энергия основного уровня.

В последующих работах двухфотонное поглощение наблюдалось в некоторых органических кристаллах: пирене, антрацене, 3,4-бенз-пирене [4], бензойной и ацетилсалициловой кислотах, и нафталине [5]- в органических жидкостях: бензоле [6] и антрацене [7].

Причем, поскольку в органических молекулах в конденсированной фазе за счет сложной колебательной и вращательной структуры электронные уровни уширены до 103 см" 1, то для получения двухфо-тонного поглощения не требуется наличие точного резонанса: М2 + М2 > Ег — Её Пик интереса исследователей к двухфотонной спектроскопии пришелся на середину 70-х годов, когда объектами исследования стали молекулярные кристаллы, полупроводники и некоторые органические соединения — производные бензола при низкой температуре. В этом случае двухфотонная спектроскопия, основывающаяся на других правилах отбора, чем линейная спектроскопия, открывала перспективы получения дополнительной спектральной информации о запрещенных переходах.

Биологические молекулы лишь эпизодически становились объектами двухфотонной спектроскопии. При этом чаще всего изучались процессы двухфотонного или двухквантового поглощения УФ квантов, приводящие к фотоионизации молекул. Двухфотонные взаимодействия биологических молекул с квантами видимого излучения, в силу меньшей выраженности эффекта, оказались вне рассмотрения.

Однако, по нашему мнению, такие взаимодействия наиболее интересны для молекулярной биофизики. С одной стороны, регистрация спектров двухфотонного поглощения и спектров двухфотонно-возбуж-даемой люминесценции позволяет получать новую спектральную информацию. В частности такой информацией является оценка размеров делокализованного эффективного л:-электронного облака молекулы т. е. эффективного расстояния на котором перекрывание электронных облаков соседних молекул приводит к переносу электрона от одной молекулы к другой.

С другой стороны, измерение сечений двухфотонного поглощения биомолекул, впервые выполненное в настоящей работе, позволяет рассматривать биологическую ткань как нелинейную оптическую среду с преобразованием излучения в гармоники высшего порядка. Это положение требует учета биологической роли нелинейных эффектов при рассмотрении взаимодействия интенсивного лазерного излучения с биомолекулами.

В конденсированных средах двухфотонные эффекты начинают проявляться уже при плотностях мощности порядка 105 Вт/см2. Такие плотности достижимы в некоторых методах лазерной медицины, однако при этом двухфотонные эффекты не рассматриваются в качестве побочных результатов взаимодействия излучения с веществом. Учитывая тенденцию к росту мощности используемых в медицине источников лазерного излучения, изучение двухфотонного поглощения лазерного излучения биоорганическими молекулами актуально для составления общей картины физических процессов, определяющих специфику воздействия лазерного излучения на организм и объясняющих биологические эффекты и, вероятно, более отдаленные последствия.

В последнее время наблюдается рост интереса к исследованиям двухфотонного взаимодействия лазерного излучения с конденсированными средами, обусловленный появлением новых прикладных применений: селективного двухфотонного возбуждения фотодинамических красителейконфокальной флуоресцентной микроскопии с двухфотон-ным возбуждениемпостроения объемных изображений и создания трехмерной памяти с двухфотонным доступом. Для поиска наиболее.

•aitwftPWTWnWkJY РГ П П" 4^ |-ГКТ JT ^ TTTJLTIJ Q TT-" i Т Т ГГП ПГШИП nn/- ПТЛЛОЛ Т TOI* jfTJf uyyvfv i i i wi xx/ix> itfi uj^iuw xw-^x iЛ ww"??4w< л i xwv icona DDUjljx’iГЛС1Л, flCUV’ii’i.

MC3 f^nT^QWMLTOf^LfM V nOl/" 1./ «= г^п-л лp^ Dг ПСЗОТ1 Г*Т.

1 VV W I V Л1 I Г Itfl UU XXX 1WWX Vf lit IVXWV 1WL V^r V i ГМЗСВД jJUywjyrUD X iUut/Utf Xtf 1 W X V y.

ШПГТП ОиикТЬЛ П^ПД^ПУ ^ТТТГЧПГ^ФМФК ПТ'^ПУ4. пгмттп/мпп o mr>y u^v^w i u^i xi luiivi uu^uuuui ji tij^wu i ti i и w i vw^ uupyiivtviiiui xDiA ПС/ЦОО i Dj D i Wl/l иыгпо м ñ-мпnnruuDri^nrn nnnurvniifnouua пna пршоиыа ¦йтыу «зяпди.

11 iv/j fx w г xwv tux п ivwi vwx w njjwiiw (tw^iv^vi iiivi, L|v xtf x ^ ^/m^i xx xtf x и x, -* л (flnoi тмгЬмьгд fiun ппрыирп/иу nFi’uow’pnn tho/WOT пдчшлтма wrnnnw.

WX X WX-JI ХЧ]^! XI VW" WIIWVIWX XX lUWlVlin WVUV1V1WU i и 1 |jCaOwX X X X Xtfl UUiwi iCpri урита пкипй пя^кт up пиирйипй гпри’тппги’ппмм м гп^ пяныа nujmvrtuvnn—.

1VIWl 1 X WV Ш1 1 W J 1 WUlUm 1 1 Wtf 1XXX (Ulli 1 Wl 1 Wi X Ъ 1 ^/WUl VW1 1X1X1 XI WUU^Ud X X Xtf X U1/1WU1VW Du tdutdпкцпгп пя^рпниги пп^улпфпнипрп гпр1гтппмрфпй rnnrnfiwnrn пйx U (i X wv X1>1 I Wi. w V iw^wwpi x wx w w ^ ii WW X wx IX iwx w wi 1U1V X j-/wiviw X VI xw vwwixwx W pu. пптятк Г* ЬЛД ПкТШЛ LfOUT1РНТПЯ1 тмамм пмгшппрьлггг Г* НГЛЧ^МУ ЬГПЯиФППКТНЛ ПкТ— Ч/ A W< X 1−1 W IVXWitf 11S1IVXI X ¦¦". «. ^ ¦ ¦ ¦ у, ,. t | «j f «д-1 ^ Г I If Р 1 «HIT Р UUUmUli lUlV^tfl V 1 XXXWlVIllVl IvDCin X WWlSXlVl wDl упппу лтшлиогт tout tmm Taltmoдпдии иоппъыпжип ПРШЙФк FjOQ дптпия.

Л W^Win V iiViflf XX J W WX| JX| I J / X. X Ufl VXIV^ J X X i X tb/L/UUiriWlftVi iU vmuti X и W^w UU X и/ши>

THQnl TMMГПРПММРиФЯ МГГТП Пк^ППЙШЛа MPTnnnR ия^ПППРШЛа П/РЦД nnn i IlUUil^IlIl UlVWUU^Itm^ll IlWlIWl/lUUULfUillIiilfl XVXW X W^WW HUltiUllVlWlilliri Ulli llUVlUi/ m m у пйпяFintltm.

XI С 1 W X 1 VI X ¦ i ioп^ч m чяпяим игг прпппянма î-loпкш пя^птм апмппгк ы^ииоиыо.

Ц^У tu II I-?и", Ци" XXX IlWWlV^UUUillIllH. 1U1V UiVW X Ш tf X W X Xtf IW VU I 1 W^T lui 1МЧ/ nmjYLfn^uTnnkiYrMSoiTTnn сзяымппригтпыа ПЯ’ЗРГЩПГП мчтшршла птппптл.

Jr itl VUUU 1 1 WUVlit V X WW х/ uur XtVXW^ WX XW X WX Xtf 1 tf XW"W WfJX IWX W HUVij IWllIXtfl w i ujyuii гяпупнм^м M ri • VafZ пачрпя (Л г Дмпппгмиргшлуы м ппг^иыиог.

X W"f-f 1V1W1 IX 11 VI 1 1ЧЧЛ. A MU VlUU^jJU V UUtV lllVl/ W VIIWV 1W1 XI XX Wf-SX Uli III xww.

If МММ МП nOLfV ПЙМЫ M PHQ ПЯНМР UI* ЪФПТ/Г nrunnp изппдп пойма ппи YifinTnU —.

1 VI ixrxx 1 XVI Wtf XWX V^T tf 1LA1V1I X XX VUUfUIUil X I 1 V X lUi и X WI1 W Wl X W W W X 1M1 1|JUiUV XWX X I Xtf XfU jf X WX X unu пйчрпипй рпрыфппрт-гппым лтммиогт iMnvmmMV fiwn ппгмирпля мп now п.

X X WI X tf ILAU W JWi XWJTX WX 1W1V X J. T W WX VWX 11 11 X tf XI4SIV1I XX IWWl^IIffjr 14SXU|I Ui W I XWV XWX XX XWWlVIXXk XVIWV ivnj tf 1.

R rnaQW г*тиу ппгфйп поим rnpnvmfwp пяим.

W W Wtf 1 W X 1 W WXX XIYX X X W W X XWX Х1УХ WV IV^ y ХЧ/ХХ^С 1 W UU^Ui XXX.

1 Рачпяпптать ичирпмтопьыш ьгпилп поит ппчпп nainuiMU исгпоттп.

X ¦ 1 LAU J>-/ V-^'W W X X (J IXWXVIW^II X Wtf IUI 1Ш1 X 1 VW1VU ItflWIVWj X XW Uu Wtf Itf ХХЧ/ХЦ1 III IXWWtf 1 W|?^ w п^Фк гпоьгфпкт nn^fivwnpuua м гпр^тпм nnuvfanTnuun—nin—.

WW/ X W WXXWXVX Jjyi !/ W W W y Hilf I IX WXX Wl V 1 I^Ul Wr vj^W X WX XX XW W W W wjf UlVj^ W1V1WI X tf XIV/.

УЫЦРП TOUT TMM пипппгяимиргч/му илп поит п.

XVXI XX 1 W Wl—^ Wl XI X WIXWW^X Uli XXI XWWlVIlf* XVXWtf IWXVjf tf X. о Пп^я^^ФК пп^упчгипгфк нгптргтпппяииа ttrvYrfinrrnuunrin ппгппттто— 1 iwi VW" WW" X W ииишиош X W W X LJ W y li^W W X W W WW"X llltfl fL^Wjr iV^W XWX11XWX W X XWX V IWXX^W има пй^рпипгп MQ m/upuua пмпммпгп пийпячпца пач лмииктмм птлп ппги.

1 IX XV 1 tf 1UVU W J-pf X XWX W X XWV x^r XWllXitfi WXXgb^X X1VXWX W, Ц1 1W"X XW"W WX XW" ^ WiWV 111 11 ШШН 1 WX XWV 1WX X 1.

UOPLfMMM ИЛП noi/u ПЯКЛМ M 1^ЛП TlOlSW naiufM nun ППГМиРГУЫ flVTUnWWV nOTTTOP’TR.

X W Wl VI 11V1I I IVlWtf 1 Wl V jp V 1W"1VXI X IX XVXWV X WX V j V XW"XV1I 1 W X 1 1WX XI 1WWXVI1 W"X V X I X WX IX/XIb W W 1XJ|W W X w ¦

Я Рачпяпптать мотпп ичмопонма гоионый ппууЛптпннлпп ппгпп L UUI^fUiUW X и" X и ши X I 1иши 1J1V1 ич^ 1ЧУ111 111 jl tiyu 1 II 1W1 и t IUI V 1W шаыма Fiuni/inrtOLTWп, но чапигашнй пт пппг" гпаыгтроыыму ы ппо^лоыыыу li^UI HIV 1 Ч/IIWItlWV lUlli^ ir I 1 lu UUfbri 1 Wtf 1|Ц| 1 IL WX 1 ipuu 1 ^ Ud XW X U^l 11 ll^ll^ ZI U^Uiri^l 11 ШШ yanai/TOnurTuii пачошогп нчт/ирииа liiu^livillll UlUUU^HUl W I1UII 1U11IU1.

А Ппечать гпачь гоириий ппиуЛптпнилрп ппгплтонма г 1лп notr^r—.

X I X 1 WL VW" WW" XW WWtflWU WW XW11X1XX W jf i 1 V^W XWX XX XWX W X XWX V xwxi^wx XX Xtf X W IV1WW X WX V J папнпы пттп/типпн Гмппопк if- ^ nPLfTnnHHnrTi пппяи-я^.

VltfX^XXWXl WX^f^lVXjf pwil V XV1W|L^ WV XW /V UV1U1V1 j^Ulll XWX W W Wtf IUI VW" / .

5. Теоретически и экспериментально исследовать двухступенчатые процессы взаимодействия лазерного излучения с красителями и разработать метод исследования переноса энергии возбуждения с высоких возбужденных синглетных состояний (метод характеристических зависимостей).

Научная новизна. В результате проведенных исследований разработаны новые экспериментальные методы на основании которых может быть сформировано новое перспективное направление двухфотон-ной лазерной спектроскопии биологических молекул.

Полученные экспериментальные результаты, установленные закономерности и их интерпретация определяют основные защищаемые положения.

На защиту выносятся:

1. Представление о без пороговом двухфотонном взаимодействии интенсивного лазерного излучения с биологическими молекулами.

2. Представление о биологической ткани как нелинейной оптической среде приводящей к появлению в ней гармоник основного излучения в процессе распространения излучения видимого диапазона.

3. Спектры двухфотонно-возбуждаемой люминесценции и люминесценции из высоких возбужденных состояний биоорганических молекул и органических красителей, измеренные впервые.

4. Метод двухквантового эталона для измерения сечений двух-фотонного поглощения органических и биологических молекул не зависящий от пространственных и временных флуктуаций лазерного излучения, концентрационные зависимости сечений и значения сечений двухфотонного поглощения ряда органических молекул, биологических молекул и молекул биологически активных веществ, измеренные впервые.

5.

Введение

определения «квадрофоров» — молекул с высокой эффективностью двухфотонно-возбуждаемой люминесценции.

6. Модель «Л-электронного облака», позволяющая на основе измерений сечений двухфотонного поглощения оценить эффективные размеры л—электронных облаков и значения эффективных радиусов электронных облаков органических и биологических молекул.

7. Метод характеристических зависимостей, основанный на измерениях с помощью управляемого аттенюатора возбуждающего излучения зависимости интенсивности коротковолновой люминесценции из высоких возбужденных состояний от интенсивности возбуждения и определение параметров нелинейности — показателя участия данного синглетного состояния в процессах переноса энергии возбуждения.

Практическая ценность. Метод двухквантового эталона позволяет измерять сечения двухфотонного поглощения вплоть до 10″ 54 см4 с/фот мол, что по чувствительности на два порядка выше ранее существующих методов измерений сечений. Метод может быть легко реализован при измерениях на других длинах волн и с другими источниками лазерной накачки и найти широкое применение для поиска эффективных материалов для практических приложений (фотохромных материалов, красителей для двухфотонной фотодинамической терапии, сред для визуализации ИК-излучения, сред для построения трехмерных изображений, двухфотонных зондов для конфокальной флуоресцентной микроскопии и т. п.).

Измеренные сечения двухфотонного поглощения являются фундаментальными константами и могут составить основу таблиц нелинейных оптических характеристик биоорганических молекул.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на XIII и XV Международных конференциях по когерентной и нелинейной оптике (Минск, 1988; Санкт-Петербург, 1995) — X и XI Международных Вавиловских конференциях по нелинейной оптике (Новосибирск, 1990,1997) — на Международной конференции «Лазер-91» (Сан-Диего, США, 1991), на Международном совещании «Биолюминесценция в экологии и образовании» (Красноярск-Дудинка, 1994), на Международных научно-технических конференциях «Актуальные проблемы электронного приборостроения» (Новосибирск, 1992,1994,1996) — на 2-м Европейском Биофизическом конгрессе (Орлеан, Франция, 1997) — на 1 Международном корейско-русском научно-техническом симпозиуме «КОРУС-97» (Ульсан, Южная Корея, 1997) — на на научных семинарах в институтах СО РАН: биоорганической химии, автоматики и электрометрии, лазерной физики (Новосибирск), биофизики (Красноярск) .

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 36 работ. Материалы диссертационной работы отражены в семи научно-исследовательских отчетах по программам Университеты России «Физика лазеров и лазерные системы» — МЛЦ МГУ (1993,1994,1996) и «ФИЗМАТ» (1993,1994,1995,1997).

Диссертация выполнена в лаборатории лазерной спектроскопии Новосибирского государственного технического университета. Эта лаборатория была создана профессором Владимиром Николаевичем Лисицыным — одним из пионеров применения лазеров в медицине. Он проявлял живое внимание к настоящей работе и многое сделал для ее развития. Я испытываю глубокое уважение к памяти Владимира Николаевича Лисицына.

Основная часть результатов получена в соавторстве с В. К. Макухой, Д. Е. Трошевым, Е. Е. Алфимовым. Вклад соавторов отражен в публикациях.

выводы.

1. Двухквантовое взаимодействие интенсивного лазерного излучения с биологическими и органическими молекулами является безпо-роговым фундаментальным физическим явлением.

2. Процессы двухфотонного поглощения являются основой создания спектральных методов получения информации о структуре и свойствах сложных молекул. Предлагается модель Л-электронного облака, позволяющая оценить геометрические размеры л:-электронного облака сложных органических и биологических молекул.

3. Для количественного учета эффективности двухфотонного взаимодействия лазерного излучения с молекулами можно использовать сечение двухфотонного поглощения на данной длине волны. Сечения двухфотонного поглощения являются фундаментальными константами и измерены различными методами для ряда органических молекул.

4. Предложен метод двухквантового эталона, позволяющий измерять сечения ДФП в люминесцирующих органических и биологических к к 4 молекулах. Метод позволяет измерять сечения до 10 см с/фот мол и не зависит от пространственных и временных флуктуаций лазерного излучения.

5. Впервые измерены сечения двухфотонного поглощения биологических молекул: ароматических аминокислотбелков: лизоцима, альбумина, трипсина, пепсина, химотрипсиногена: сыворотки крови, мононуклеотидов и ДНК, а также молекул биологически активных веществ: адреналина, новокаина, кофеина и кордиамина. Сечения ДФП биологических молекул сравнимо по величине с сечениями ДФП органических молекул, а в ряде случаев близко к максимальным занчени-ям сечений органических молекул.

6. Учет нелинейных процессов взаимодействия излучения с веществом необходим для составления общей картины физических процессов, определяющих специфику воздействия лазерного излучения на организм.

7. Биологическую ткань необходимо рассматривать как нелинейно-оптическую среду, что приводит к появлению в ней гармоник основного излучения в процессе распространения падающей волны видимого диапазона.

8. В системах многих электронных уровней сложных органических молекул существует конкуренция между двухфотонными и двухступенчатыми процессами за заселение высших возбужденных синглетных состояний.

9. Возможно зондирование УФ уровней молекул квантами излучения видимого диапазона. Предложен метод характеристических зависимостей, позволяющий установить участие конкретного высшего возбужденного синглетного уровня в фотохимических реакциях.

10. Двухквантовые процессы являются основой для разработки новых прикладных методов, таких как, двухфотонная фотодинамическая терапия и двухфотонная реалография на фотохромных материалах.

заключение

.

В связи с неизбежным ростом интенсивности лазерных источников интерес к многофотонным взаимодействиям будет возрастать.

При этом всегда будут существовать различные аспекты исследований многоквантовых взаимодействий излучения с веществом. По-прежнему, ведущую роль будет играть нелинейная спектроскопия многофотонных процессов.

Очевидно, что существуют разные пути дальнейшего развития многофотонной спектроскопии. При этом очень важную роль будет играть природа вещества. Так, двухфотонная спектроскопия атомов и в теоретическом, и в экспериментальном плане существенно более развита, чем двухфотонная спектроскопия молекулярных растворов.

Одно из главных направлений двухфотонной спектроскопии связано с тем, что двухфотонная спектроскопия основана на других правилах отбора, чем линейная спектроскопия, и в случае регистрации запрещенных переходов, можно получить дополнительную спектральную информацию об атомах или молекулах. Объектами таких исследований в основном, являются атомарные или молекулярные газы, иногда молекулярные кристаллы и в редких случаях органические жидкости. В органических молекулах в конденсированной фазе за счет сложной колебательной и вращательной структуры электронные.

•3 -А уровни уширены до 10 см ив результате перекрывания линий запрещенные переходы не удается обнаружить.

В 70-х годах широкое развитие получила бездоплеровская многофотонная спектроскопия. Для ее реализации необходимо участие в двухфотонном возбуждении одного фотона из падающей волны, а другого фотона из отраженной волны. Такие экспе|>именты были выполнены в атомах некоторых щелочных элементов для которых наблюдалось сверхтонкое расщепление 8- состояний, тонкое расщепление Б-уров-ней, изотопические сдвиги и штарковские расщепления.

Второе направление связано с изучением роли поляризации в двухфотонных процессах.

В атомарных системах при выполнении двухфотонных переходов поляризация лазерного излучения играет особую роль. Если два параллельных лазерных пучка имеют круговую поляризацию, то они индуцируют переходы в атомах с Дь = 2 (разрешены переходы з—х1, а запрещены з—"з переходы). Если волна с круговой поляризацией отражается на встречу падающей волны, то правая круговая поляризация изменяется на левую круговую поляризацию, и если двухфотонный переход индуцирован одним фотоном из каждой волны, то возможны лишь переходы с Дь = 0 [10].

Минской школой нелинейной спектроскопии развивается направление в котором двухфотонное поглощение является результатом взаимодействия поляризованного излучения с симметричными молекулами. В ряде случаев действительно можно провести отнесение, возбужденных по двухфотонному механизму, состояний к тому или иному виду симметрии [186].

Третье направление связано с измерением сечений двухфотонного поглощения атомов и молекул. Измерение абсолютной величины сечения двухфотонного поглощения в молекулах оказалось достаточно сложным делом. Основные трудности связаны с пространственно-временной неоднородностью излучения лазера, которая плохо контролировалась. С решением этой проблемы нам удалось обеспечить измере К К, А ния сечений ДФП до 10 см с/фот мол, тогда как другие методы позволяли измерять сечения не ниже 10″ 52 см4/фот мол. В результате наших исследований были не только измерены сечения у органических молекул — традиционных объектов двухфотонной спектроскопии, а также у биологических молекул — принципиально новых объектов исследований. При этом оказалось, что сечения ДФП биологических молекул в большинстве случаев, не ниже сечений ДФП органических молекул, а у некоторых молекул биологически активных веществ сечение ДФП весьма высокое.

Само по себе измерение сечений ДФП органических и биологических молекул является важным для классификации веществ по нелинейным оптическим свойствам. По своей важности сечения ДФП можно отнести к разряду фундаментальных констант и, в этом смысле, каждое новое измерение играет самостоятельное значение. Знание сечений ДФП молекул позволяет оценить эффективность их взаимодействия с лазерным излучением, проводить отбор веществ для нелинейной оптики, синтезировать вещества с заданными нелинейными оптическими свойствами и т. д. Применительно к биологическим молекулам, знание сечений ДФП позволяет, по крайней мере, поставить вопрос о существовании нелинейного взаимодействия излучения с биологическими молекулами, как побочного эффекта действия излучения лазера при хирургических, терапевтических и фотодинамических взаимодействиях.

Вместе с тем, в силу существования связи сечения ДФП с молекулярной структурой, двухфотонная спектроскопия может получить развитие и в этом направлении. Предложенная в данном исследовании простая и наглядная модель «тс-электронного облака» является одним из возможных путей получения новой спектральной информации. Несмотря на определенную спорность данной модели, размеры электронных облаков молекул, полученные с ее помощью не противоречат известным данным, полученным расчетными методами квантовой химии.

Использование модели «л-электронного облака» применительно к молекулам биологически активных веществ может оказаться перспективной в плане сопоставления структуры индивидуальных молекул с их свойствами. Принципы «работы» биологически активных веществ в живых организмах не всегда известны. Многочисленные примеры показывают исключительно высокую специфичность взаимодействия биологически активного вещества с рецептором. Саше незначительные изменения в конформации молекулы могут иметь огромное влияние на биологический эффект. Очевидно, что если бы параметры электронной плотности активного центра соответствующего рецептора были известны поиск активных молекул был бы значительно эффективнее. Однако получить из экспериментов электронные плотности таких центров пока невозможно. Наши оценки электронных облаков для новокаина и адреналина являются пока первыми экспериментальными результатами. По видимому, и многие психотропные препараты работают по аналогичному механизму, в котором электронодонорная Я-система молекулы препарата вступает во взаимодействие с электронно-акцепторным центром рецептора. Изучение таких препаратов в плане наших дальнейших исследований.

Большие перспективы мы связываем с прикладными применениями двухфотонного взаимодействия лазерного излучения с молекулами красителей. Основные методические вопросы, решенные нами при измерениях сечений ДФП органических молекул на длине волны 532 нм, позволят достаточно просто перейти на измерения сечений ДФП на длине волны 1,06 мкм. В этом случае объектами исследований становятся фотодинамические красители и фотохромы. Именно среди этого класеа веществ можно найти хорошие квадрофоры для прикладных задач.

Двухступенчатые процессы, рассмотренные в 5 Главе, представляют второе направление наших исследований. Теоретические и экспериментальные исследования позволили сформировать новое направление — зондирование УФ уровней сложных органических молекул квантами видимого света. В основе этих исследований лежит измерение характеристических зависимостей коротковолновой люминесценции и определение порядка нелинейности. Возможность такого зондирования появилась после создания управляемого аттеньюатора и соответствующего программного обеспечения. Исследования в данном направлении будут продолжены в системах с переносом энергии возбуждения, например, в красителях, интеркалированных в ДНК и т. д.

Изучение двухквантовых процессов в органических и биологических молекулах послужило хорошим стимулом к автоматизации сложных оптических экспериментов. Созданный в лаборатории лазерной спектроскопии Новосибирского государственного технического университета двухфотонный спектрометр может стать основой для серийного выпуска подобных приборов, а также отдельных узлов и элементов автоматизации оптических измерений.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Goeppert-Mayer M. Uber Elementarakte mit Zwei Quantensprun-gen // Ann. der Phys. 1931. — Vol.9. — P. 273−278.
  2. A. M. Оптика: В 2 т. Минск.: Изд-во. Университетское, 1986. — Т. 2. — 319 с.
  3. Kaiser W., Garret С.G.В. Two photon excitation in CaF2: Eu2+ // Phys. Rev. Letters. 1961. — Vol.7. — P. 229−231.
  4. Petiсоlas W.L., Goldbough J.P., Reickhoff K.E. Double photon excitation in organic crystals //Phys.Rev. Letters. 1963. -Vol.10. — P. 43−48.
  5. В.С., Козулин Е. А. Двухфотонно-возбуждаемая люминесценция в органических кристаллах // Краткие сообщения по физике. 1992, в. 7−8. — С. 66−70.
  6. А. С., Patel C.K.N. Two-photon absorption spectra and crosssection measurements in liquids // Mature. 1979. Vol.280. — P. 304−306.
  7. Giordmaine J.A., Howe J.H. Intensity-induced optical absorption cross section in CS2 // Phys.Rev.Letters. 1963. Vol.11, Mo 5. — P. 207−209.
  8. Д. Г. Лазерная ионизационная спектроскопия и масс-спектрометрия //Сверхчувствительная лазерная спектроскопия / Под ред. Д. Клайджера. М.: Мир, 1986. — С. 283−375.
  9. B.C. Лазерная фото-ионизационная спектроскопия. М.: Наука, 1987. 318 с.
  10. В. Лазерная спектроскопия: Основные принципы и техника эксперимента. М.: Наука, 1987. — 608 с.
  11. И. Bloembergen N., Levenson M. D. Doppler-free two photon absorption spectroscopy. In: High-resolution laser spectroscopy: Topics in Appl.Phys. V. 13/ Ed. K. Sh imoda. — Berlin- Heidelberg- N.Y., Springer, 1976. — P. 315
  12. Бонч-Бруевич A.M., Ходовой В. А. Многофотонные процессы //Успехи физ. наук. 1965. Т. 85, N1. — С. 3−64.
  13. Х.С. Двухквантовая фотохимия. М.: Недра, 1976. — 128 с.
  14. Р. Спектроскопия одно- и двухфотонного возбуждения // Сверхчувствительная лазерная спектроскопия / Под ред. Д. Клайджера. М. :Мир, 1986. — С. 138−213.
  15. Bradley D.J., Hutchinson М.Н.R., Koetser Н. Interaction of picosecond laser pulses with organic molecules. II. Two-photon absorption cross-sections // Proc.R.Soc.Lond. 1972. — Vol. A329 — P.105−109.
  16. А.Г., Оганесян В. А. Нелинейная фотоионизация ароматических молекул в поле УФ лазерного излучения // Нелинейные оптические взаимодействия. Сб. научных трудов Ереванского госуниверситета, 1987. С. 145−148.
  17. В.З., Рубин Л. Б. Импульсная флуометрия первичных процессов фотосинтеза высших растений //Квантовая электроника. 1981. — Т. 8, в. 12. — С. 2569−2585.
  18. В.П., Богданов В. Л. Вторичное свечение при возбуждении высоких электронных состояний //Журнал прикладной спектроскопии. 1985. — Т. 43, в.1. — С. 5−24.
  19. Hertage J.P., Penskofer A. Relaxation dynamics of the first excited ellectronic singlet state of azulene in solution // Chem. Phys. Lett. 1976. — Vol.44, No 1. — P. 76−81.
  20. Tanaka I., Kawasaki M. Multiphoton processes by visible and UV lasers // Advanc. in multi-photon processes and spectroscopy /Ed. by S.H.Lin.Singapore, 1984. Vol.1. — P.240−327.
  21. X., Гайсенок В. A., Слободянюк Д. А., Шуберт Д. Кинетика коротковолновой люминесценции и кумуляция энергии в растворах родамина 61 // Оптика и спектроскопия. 1986. — Т.61, в. 2. — С. 313−317.
  22. Лазерная пикосекундная спектроскопия и фотохимия биомолекул / Под ред. В. С. Летохова. М.: Наука, 1987. — 252 с.
  23. В. В. О верхних возбужденных триплетном и синглетном состояниях тетрапиррольных молекул // Журнал прикладной спектроскопии. 1992. — Т. 57, в. 1−2. — С. 39−45.
  24. Мак-Глин С., Адзуми Т., Киносита М. Молекулярная спектроскопия триплетного состояния. М.: Мир, 1972. — 448 с.
  25. Н.А., Болотько Л. М., Косников А. Ю., Суходола Л. А. Интеркомбинационная конверсия многоатомных молекул в высокие синглетные состояния // Оптика и спектроскопия. 1990.1. Т. 68, в. 4. С. 776−779.
  26. El-Sayed М.A., Moomraw W.R., Chodak J. В. The mechanism of the Si~Tx intersystem crossing process in aromatic hydrocarbons from PMBR // Chem. Phys. Lett. 1973. — Vol.20, No 1. -P. 11−16.
  27. Г. A., Левшин Л. В., Летута С. Н. Изучение фотопроцессов в молекулах люминофоров при ступенчатом двухфотонном возбуждении // Оптика и спектроскопия. 1990. — Т. 68, в. 2. С. 344−348.
  28. Berns M.W. Biological microirradiation. Classical and laser sources / Englewood clifts., Mew Jersey: Pent ice-Hall Inc., 1974. 152 P.
  29. Berns M. W., Olson R.S., Rounds D.E. In vitro production of chromosomal lesions with an argon laser microbeam //Nature.- 1969. Vol.221. — P. 74−75.
  30. Calmettes P.P., Berns M.W. Laser-induced multiphoton processes in living cells // Proc.Nat.Acad.Sci. USA. 1983. -Vol.80, Mo 23. — P. 7197−7199.
  31. К.Г., Перцов О. Л. О цитогенетическом эффекте излучения неодимового лазера //Цитология. 1974. — Т.16, No 10.- С.1284−1288.
  32. В. Н. Действие дальнего УФ излучения на клетки млекопитающих в культуре / Молекулярные механизмы биологического действия оптического излучения. М.: Наука, 1988. — С.140−153.
  33. Г. Б. Фотодеструктивные реакции в биологических макромолекулах и мембранах /Молекулярные механизмы биологического действия оптического излучения. М.: Наука, 1988. — С. 5−22.
  34. Garces F., Davila С. Alteration in DNA irradiated with UV-radiation. I. The formation process of cyclobutylpurimidi-ne dimers, cross sections, action spectra and quantum yields // Photochem. and Photobiol. 1982. — Vol.35. -P. 9−16.
  35. Patrik M., Gray D.M. Independence of photoproduct formationon DNA conformation // Photochem. and Photobiol. 1976. -Vol.24. — P. 507−513.
  36. Bose S., Dewies J., Sethi S., McCloskey J. Formation of an adenine-thymine photoadduct- in the deoxydinucleoside monophosphate d (TpA) and in DNA // Science. 1983. — Vol.220. -P.723 -725.
  37. Matsui S. I., Rounds D.E., Olson R.S. Effect of laser power at 2650 A ondeoxyribonucleic acid // Life Sciences. 1971.- Vol.10, No 4. P. 217−221.
  38. Gurzadyan G.G., Nikogosyan D.N., Balmukhanov T. et al. Mechanism of high power picosecond laser UV inactivation of viruses and bacterial plasmids //Photochem. Photobiol. 1981.- Vol.32. P. 835−839.
  39. Kryukov P.G., Letokhov V. S., Nikogosyan D. N. et al. Multiquantum photoreactions of nucleic acid components in aqueous solution by powerful ultraviolet picosecond radiation //Chem. Phys. Lett. 1979. — Vol.61, No 2. — P. 375−379.
  40. Д.H. Двухквантовая фотоника нуклеиновых кислот // Физические основы лазерной и пучковой технологии. Итоги науки и техники, М: ВИНИТИ, 1989. — Т. 4. — С. 85−171.
  41. Stockmann M.I. Nonlinear two-quantum modification of macro-molecules: Possibility and applications //Phys. Lett.A. 1980. Vol.76. — P. 191−193.
  42. А. И., Раутиан С. Г., Штокман M. И. Нелинейная лазерная модификация макромолекул: Расщепление ДНК //Докл. АН СССР 1980. — Т. 250. — С. 225−228.
  43. Бенимецкая Л.3., Козионов А. Л., Муратов Л. С., Новожилов С. Ю., Штокман М. И. Нелинейная лазерная фотомодификация нуклеиновых кислот, индуцированная интернированными красителями // Биофизика. 1987. — Т.32, в.4. — С.716−731.
  44. М.И. Селективная двухквантовая фотомодификация нуклеиновых кислот /Молекулярные механизмы биологического действия оптического излучения. М.: Наука, 1988. — С.112−122.
  45. Э. И., Павленко В. И., Рубин Л. Б., Синяк В. А., Шекун Ю. Г. Расщепление ДНК пикосекундными импульсами лазерного излучения /Экситоны и биоэкситоны в размерно-ограниченных системах. Кишенев, 1990. — С. 127−132.
  46. Азизова 0. А. Исследование методом ЭПР первичных фотохимических процессов в белках, нуклеиновых кислотах, липидах: Дис. д-ра биол. наук. М. 1979. 477 с.
  47. Santus R., Hellene C., Ptak M.
  48. Photochem. Photobiol. 1968. — Vol. 7. — P. 341−343.
  49. С. Л., Владимиров Ю. А., Оленев В. И., Фесенко Е. Е. Биофизика. 1967. — Т. 12. — С. 63−65.
  50. Л.П., Грибова 3.П., Азизова 0.А. Электронный парамагнитный резонанс фотопроцессов биологических соединений.1. М.: Наука, 1973. 304 с.
  51. К. М., Овчаренко В. П., Ким Ю.А. Механизм образования парамагнитных центров в растворах белков при действии УФ-све-та // Биофизика. 1985. — Т. 30, в. 5. — С. 553−558.
  52. Bryant F.D., Santus R., Grossweiner L.I. Laser flash photolysis of aqueous tryptiphan // J.Chem. Phys. 1975. — Vol.79, No 25. — P. 2711−2716.
  53. Mialocq J.C., Amouyal E., Bernes A., Grand D. Picisecond laser photolysis of aqueous indole and tryptophan // J.Phys.Chem. 1982. — Vol.86, No 16. — P. 3173−3177.
  54. А. Г., Львов К. M., Оганесян В. А. и др. Образование радикалов в белках при воздействии импульсного излучения пи-косекундной длительности // Изв. АН СССР, сер.физ. 1983. -Т. 47. — С. 1636−1639.
  55. А.Г., Оганесян В. А. Нелинейная двухступенчатая фотоионизация аминокислот в поле пикосекундного лазерного излучения // Изв. АН СССР, сер. физ. 1985. — Т. 49, в. 3. -С. 588−591.
  56. А.Г., Львов К. М., Мнацакян А.0., Оганесян В. А., Шахна-зарян Н. В. Световое тушение флуоресценции ароматических аминокислот // Журнал прикладной спектроскопии. 1985. — Т.43, в. 3. — С. 420−423.
  57. А. Г., Львов K.M., Мнацканян А. О. и др. Двухквантовая фотоионизация ароматических аминокислот. Мат III симп."Сверхбыстрые процессы в спектроскопии". Минск. 1983. С. 143−147.
  58. Д.Н., Ангелов Д. А. Образование свободных радикалов в воде под действием мощного лазерного УФ-излучения // Докл. АН СССР. 1980. — Т. 253, в. 3. — С. 733−734.
  59. Д. Н., Ораевский А. А., Рупасов В. И. Первичные фотохимические процессы при двухфотонном лазерном УФ-фотолизе жидкой воды // Хим.физика. 1983. — Т.2. — С.394−400.
  60. Е.I., Nikogosyan D.А., Oraevsky А. А. et. al. Direct and indirect action on thymine in aqueous solution by powerful laser ultraviolet radiation //Photobiochem. Photobiophys. 1982. — Vol.4, No 4, — P. 233−239.
  61. A.A., Никогосян Д.H. Механизмы двухквантового УФфотолиза водного раствора тимина // Хим. физика. 1983. Т. 2, в. 9, — С. 1208−1214.
  62. D.Е., Olson R.S., Johnson F. М. Neret Record 1966. Pro-cedings of Northeast Electronics Research and Engineering Meeting, Vol. VIII / Ed. E.E.Witschi Jr. Newton: Institute of Electrical and Electronics Engineers, 1966. — P. 158−159.
  63. Кантор 4., Шиммел П. Биофизическая химия. В 3 т. М.: Мир, 1984. — 1.2. — 496 с.
  64. Catalano I.M., Cingolani A. Absolute determination of the twophoton cross-section in NADH // Opt-.Commun. 1980. Vol.32, No 1, — P. 156−158.
  65. S. -P., Lian S.-H., Ruan К. C. et al. Two-photon excitation of proteins // Chem.Phys. Lett. 1984. — Vol.104, No 1.-P.109 -111.
  66. Xu Y., Zhang J., Deng Y. et al., Study of two-photon absorption induced fluorescence from protein // Chin. J. Lasers. 1988. Vol.15, No 7. — P. 442−444.
  67. Д.E., Лисицын В. H., Макуха В. К., Мешалкин Ю. П., Руденко П. А. Двухфотонное возбуждение люминесценции ароматических аминокислот // Журнал прикл. спектроскопии. 1990. — Т.53, No 1. — С.149−151.
  68. В.К., Грошев Д. Е., Мешалкин Ю. П. Двухфотонная лазерная спектроскопия белков // Тезисы докл. XLIV Всес. научн. сессии, поев. Дню Радио. Москва. 17−19 мая 1989. М.: Радио и связь.- 1989. С. 50.
  69. Ю. П., Грошев Д. Е., Макуха В. К., Гуськов Л. Н., Лисицын
  70. B.Н. Двухфотонное возбуждение альбумина // Биофизика.1990. Т. 35, No 5. — С. 739−741.
  71. В., Камалов В. Ф., Коротеев Н. И., Толеутаев Б. Н. Люминесценция кристаллов аденина и цитозина при двухфотонном возбуждении // Докл. АН СССР. 1986. — Т. 289, в. 6.1. C.1497−1500.
  72. В. А., Веревкин Ю. Я., Горелик В. С. и др. Флуоресценция органических и неорганических кристаллов при пикосекунд-ном двухфотонном возбуждении // Квантовая электроника. 1993. Т. 20, в. 12. — С. 1215−1217.
  73. DeWilton А.С., Koningstein J.A. Two-photon-induced blue fluorescence from the chlorophyll a dimer in solution // Chem. Phys. Letters. 1985. — Vol.114, No 2.-P. 161−163.
  74. Zhang J., Xu Y., Deng Y., Wu C., Jiang S., Lian S. Laser-induced multiphoton fluorescence of hemoglobin // Acta opt. sin.- 1987. Vol.7, No 10.- P. 897−902.
  75. Jiang Y., Zeng C. Multiphoton fluorescence spectra and exci-ton annihilation in chloroplast- // J. Sichuan. Univ. Mat. Sci.1991. Vol.28, No 1, — P. 41−45.
  76. Hopfield J.J., Worlock J. M., Park K. Two-quantum absorption spectrum of KI // Phys. Rev. Lett. 1963. — Vol.14, Mo 9. -P. 414−417.
  77. Swofford R.L., McClain W. M. New two-photon absorption spectrometer and its application to diphenylbutadiene // Rev.Sci.1.strum. 1975. — Vol.46, No 3, — P.246−249.
  78. Лазерная когерентная спектроскопия/ Под ред. Дж.Стейфельда. -М.: Мир, 1982. 629 с.
  79. I. М., Cingolani A. Multiphoton cross-section measurements with low-power CW laser-induced luminescence // Applied Optics. 1982. — Vol.21, No 3, — P. 477−480.
  80. Bergman A., Jortner J. Two-photon absorption spectra of crystalline naphtalene and of the naphthalene molecule in solution // Chem.Phys. Lett. 1974. — Vol.26, No 3.-P. 323−326.
  81. Bergman A., Jortner J. Two-photon spectroscopy utilizing due lasers // Chem. Phys. Lett. 1972. — Vol.15, No 3, — P. 309−315.
  82. Anderson В. E., Jones R. D., Rehms A. A., Ilich P., Call is P. R. Polarized two-photon fluorescence excitation spectra of indole and benzimidazole // Chem. Phys. Lett. 1986. — Vol.125, No 2. — P. 106−112.
  83. Rehms A. A., Call is P. R. Resolution of La and Lb bands in methyl indoles by two-photon spectroscopy // Chem.Phys.Lett.- 1987. Vol.140, No 1, — P. 83−89.
  84. Magni V. Resonators for solid-state lasers with large volume fundamental mode and high alignment stability //Appl. Optics.- 1986. Vol.25, No 1.- P. 107−117.
  85. Бонч-Бруевич A. M., Разумова Т. К., Старобогатов И. 0. Наблюдениепоглощения в жидкостях методом поляризованного зондирующего излучения //Оптика и спектроскопия. 1974. — Т.36, в.4. -С. 692−695.
  86. А.П., Генкин В. Н., Самьшин В. А. Некоторые вопросы двухквантового поглощения органических молекул /Нелинейная оптика. Новосибирск, 1968. С. 14−18.
  87. Saissy А., Azema A., Botineau J., Gires F. Absolute measurement of 1.06 mkm 2-photon absorption coefficient in GAAS // Appl. Phys. 1978. — Vol.15, No 1. — P. 99−102.
  88. Catalano I.M., Cingolani A., Ferrara M., Lugara M. Multiphoton cross-section determination by means of luminescence experiments // Optica acta. 1980. — Vol.27, No 5. -P.625−635.
  89. Catalano I. M., Cingolani A. Absolute two-photon fluorescence with low-power CW lasers // Appl. Phys. Lett. 1981. — Vol.38, No 10. — P. 745−747.
  90. Peticolas W.L., NorrisR., Rieckoff K.E. Polarization effects in the two-photon excitation of antracene fluorescence // J.Chem. Phys. 1965. — Vol.42, No 12. — P. 4164−4169.
  91. McMahon D.H., Soref R.A., Franklin A.R. Quantitative measurements of double-photon absorption in the polycyclic benzene ring compounds // Phys. Rev. Lett. 1965. — Vol.14, Mo 26. -P. 1060−1062.
  92. M. Д., Чижикова 3. А. Эффективные сечения двухфотонного поглощения в органических молекулах // Письма в ЖЭТФ. 1966. — Т. 4, No 2. — С. 41−43.
  93. А. П., Генкин В. Н., Ефремова Г. Ф., Леонов A.M. О двухфотонном поглощении органических молекул // Изв. вузов
  94. Радиофизика). 1967. — Т. 10, в. 1. — С. 145−146.
  95. А.П., Бредихин В. И. Измерение абсолютной величины сечения двухфотонного поглощения молекул антрацена // Оптика и спектроскопия 1971. — Т.30, в.1. — G.72−74.
  96. Herman J. P., Duelling J. Absolute measurement of two-photon cross section // Phys. Rev. A. 1972. — Vol.5, No 6. -P. 2557- 2568.
  97. Г. В., Зубов Б. В., Кузьмин М. Г. Наблюдение нелинейного поглощения в некоторых органических веществах /Нелинейная оптика. Новосибирск, 1968. С. 346−347.
  98. Herman J.P., Ducuing J. Dispersion of the two-photon cross section in rhodamine dyes // Opt. Commun. 1972. — Vol.6, No 2. — P. 101−105.
  99. Sperber P., Penzkofer A. S0—> Sn Two-photon absorption dynamics of rhodamine dyes //Optical and Quantum.Electr. 1986.- Vol. 18. P. 381−401.
  100. Kennedy S.M., Lytle F.E. p-bis (0-Methylstyril) benzene as a power-squared sensor for two-photon absorption measurements between 537 and 694 nm //Anal.Chem. 1986. — Vol.58, No 13.- P. 2643−2647.
  101. Hassinger M.J. Ph.D. Thesis. Purdue University, West Lafayette, IN., 1983.
  102. Birge R.R., Bennett J. A., Pierce В. M., Thomas Т. M. Two-photon spectroscopy of the visual chromophores. Evidence for a lowest excited 1Ag like Jt rt* state in all-trans retinol (vitamin A) // J. Am. Chem. Soc. 1978. — Vol. 100, No 5. — P. 15 331 539.
  103. Monson P. R. Ph.D. Thesis. University of California at Berkley, 1972.
  104. Pradere F., Hanus J., Schott M.
  105. Compt.Rend. Acad. Sci. (Paris) 1966. — Vol. 263B. — P. 372.
  106. Penzkofer A., Falkenstein W., Kaiser W. Two-photon spectroscopy using picosecond light cont-inua// Appl. Phys. Lett. 1976. Vol.28, No 6. — P. 319−321.
  107. Lot-em H., DeAraujo С. B. Absolute determination of the two -photonabsorption coefficient relative to the inverse Raman cross section // Phys. Rev. B. 1977. — Vol.16, No 4. -P. 1711 -1716.
  108. Kochevar I.E., Hefetz Y., Dunn D. A., Deutsch T.F., Bucley L., Hillinkamp F. DNA photo products formed using high intensity 532-nm laser radiation // Proceedings Laser Applications in Life Sciences. Part II. SPIE. 1990. — Vol.1403. -P. 756−763.
  109. E.E., Грошев Д.E., Макуха В. К., Мешалкин Ю. П. Метод двухквантового эталона для измерения сечения двухфотонного поглощения сложных органических молекул //Оптика и спектроскопия. 1995. — Т. 78, в. 3. — С. 400−402.
  110. Berlman I.B. Handbook of fluorescence spectra of aromatic molecules (2 nd ed.), 1971. 473 P.
  111. Ю.И. Лекции по молекулярной спектроскопии. Новосибирск: НГУ, 1973. — 293 с.
  112. MonsonP.R., McClain W.M. Polarization dependence of the two-photon absorption of tumbling molecules with application to liquid 1-chloronaphthalene and benzene // J.Chem.Phys. -1970. Vol.53, No 1. — P. 29−37.
  113. Monson P.R., McClain W.M. Complete polarization stydy ofthe two-photon absorption of liquid 1-chloronaphthalene // J. Chem. Phys. 1972. — Vol.56, Mo 10. — P. 4817−4825.
  114. Call is P.R. On the theory of two-photon induced fluorescence anisotropy with application to indoles// J. Chem.Phys.-1993. Vol.99, No 1. — P. 27−37.
  115. Call is P.R., Scott T.W., Albreecht A.C. Polarized two-photon fluorescence excitation studies of pyrimidine // J. Chem. Phys. 1981. — Vol.75, No 12. — P. 5640−5646.
  116. Rehms A. A., Call is P.R. Resolution of La and Lb bands in ethyl indoles by two-photon spectroscopy // Chem.Phys.Lett. -1987. Vol.140, No 1. — P. 83−89.
  117. Wirth M. J., Koskelo A.C., Mohler C.E., Lentz B. L. Identification of methyl derivatives of naphthalene by two-photon symmetry parameters // Anal. Chem. 1981. — Vol.53, No 13. -P. 2045−2048.
  118. Mochler C.E., Wirth M.J. Solvent perturbations on the excited state symmetry of randomly oriented molecules by two-photon absorption // J. Chem. Phys. 1988. — Vol.88, No 12. — P. 7369 — 7375.
  119. Schafer F.P., Schmidt W. Geometrical model and experimental verification of two-photon absorption in organic dye solutions // IEEE Journal of quantum electronics. 1966.-Vol. QE-2, No 9. — P. 357−360.
  120. Schafer F.P., Schmidt W. Comments on «Two-photon absorption in organic dyes relation with symmetry of the levels» // Opt.Commun. — 1976. — Vol.17, No 1. — P. 11−17.
  121. Foucault B., Hermann J.P. Two-ph©?o" absorption in organic dyes-relation with the symm etry of the levels // Optics commun. 1975. — Vol.15, No 3. — P. 412−415.
  122. Д., Флойд А., Сейнзбери M. Спектроскопия органических веществ. М.: Мир, 1992. — 300 с.
  123. В. С., Соколовская А. И., Чернега Н. В., Щеглов В. А. 0 вынуждаемой люминесценции в кристаллах стильбена //Квантовая электроника. 1993. — Т. 20, в. 6. — С. 586−588.
  124. А., Штерн Е. Электронные спектры поглощения органических соединений. М.: Издатинлит, 1957. — 386 с.
  125. Hirayama К. Handbook of ultraviolet and visible absorptions-pectra of organic compounds. New York: Plenum Press, 1967. — 642 p.
  126. В.Л., Левшин Л. В. Люминесценция и ее применение. М.: Наука, 1972. 182 с.
  127. В. Ф. Электронная структура и свойства органических молекул. М.: Химия, 1989. — 384 с.
  128. Ю. П. Сечения двухфотонного поглощения и геометрические размеры электронных облаков молекул оксибензолов // Оптика и спектроскопия. 1998. — Т. 81, N2. — С.217−221.
  129. Jones R.D., Call is P. R. Two-photon spectra of inductively perturbed naphthalenes // Chem. Phys. Lett. 1988. — Vol.144, No 2. — P. 158−164.
  130. Э.А. Люминесценция белковых хромофоров. Итоги науки и техники. Биофизика. М.: ВИНИТИ. — 1976.
  131. А.П. Ультрафиолетовая спектрофотометрия и структура белков. Киев: Наукова думка, 1981. — 208 с.
  132. Ю.Я., Рыстов А. В. Поляризованная люминесценция макромолекул с триптофановыми метками. Модель высокочастотных движений индольных групп // Биофизика 1983. — Т.28, В.2.1. С. 207−211.
  133. А.И., Храпунов С. Н. Абсорбционные и люминесцентные исследования межмолекулярных взаимодействий тирозинового хромофора // Биофизика 1989. — Т. 34, В. 1. — С. 7−10.
  134. Г. М., Доманский А. Н., Туроверов К. К. Люминесценция биополимеров и клеток. Ленинград: Наука, 1966. — 233 с.
  135. В.Н., Баренбойм Г. М. Химическая реакционная способность индола в основном и возбужденном состояниях //Биофизика 1972. — Т. 17, В. 1. — С. 146−148.
  136. Ю. П., Алфимов Е. Е., Грошев Д. Е., Макуха В. К. Двухфотонное поглощение видимого света белками // Доклады РАН -1995. Т. 340, No 6. — С. 825−826.
  137. Alfimov E.E., Groshev D.E., MakukhaV.K., Meshalkin Yr. P. Two photon absorption of laser radiation in visible range in blood’s serum // Proceedings the first Korea-Russia Int.Symp. on Science and Technology KORUS'97 1997. — P.318−321.
  138. Я. Квантовая биохимия для химиков и биологов. М.: Мир, 1975. — 256 с.
  139. В.Н., Габуда С. П., Мешалкин Ю. П. Молекулярные эффекты взаимодействия коллагена с адреналином //Тез. докл. Всес. симп. «Магнитный резонанс в биологии и медицине». Черноголовка. 1981. — С. 112.
  140. М. А. Молекулярные механизмы действия физиологически активных соединений. М.: Наука, 1981. — 262 с.
  141. В.Н., Мешалкин Ю. П., Жарова H.H. Избирательное внедрение ионов натрия в структуру фибриллярного белка и его пространственная координация по данным ЯМР // Тез.Всес. сов. «Спектроскопия координационных соединений». Краснодар. 1980. С. 116.
  142. Л.В., Салецкий A.M. Люминесценция и ее измерения. М.: МГУ, 1989. — 272 с.
  143. Д.Е., Лисицын В. Н., Мешалкин Ю. П. Коротковолновая люминесценция сафранина // Журнал прикл.спектроскопии. 1992. -Т. 57, No 1−2. — С. 112−115.
  144. К. Н., Щемелева Г. Г., Малыгина С. В., Рубцова 0. К. К вопросу о состоянии некоторых основных красителей в растворах //Журнал орг. химии. 1975. — Т. И, No 8. — С. 1586−1589.
  145. A.B., Черкасов А. С., Шевандин B.C. Фотопревращения родаминов в высших электронных синглетных состояниях придвухступенчатом возбуждении //Возбужденные молекулы. Кинетика превращений. Л., 1982. С.147−160.
  146. Giordmaine J. A., Rentzepis P.M., Shapiro S. L., Wecht K. W. Two-photon excitation of fluorescence by picosecond light pulses // Appl. Phys. Lett. 1967. — Vol.11. — P. 216−218.
  147. A.M. Квантовая электроника // Успехи физич. наук -1965. Т. 85, В. 4. — С. 599−604. (Прохоров А. М., Селиваненко А. С. Авт. свидетельство от 24 декабря 1993 г. N 872 303).
  148. Sorokin Р., Braslau N. IBM J. Res. Dev. 1964, — Vol.8. — P. 177.
  149. Wang Z.C., Haken H. Theory of two-photon lasers. I. Semiclas-sical theory //Z. Phys. 1984. — Vol. B55, No 4. — P. 361−370.
  150. Wang Z.C., Haken H. Theory of two-photon lasers. II. Fokker-Planek equation treatment //Z. Phys. 1984. — Vol. B56, No 1. — P. 77−82.
  151. WangZ.C., Haken H. Theory of two-photon lasers. III. Two-photon laser with injected signal // Z.Phys. 1984. — Vol. B56, No 1. — P.83−90.
  152. Ironside C.N. Two-photon gain semiconductor amplifier //IEEE J. Quantum Electron. 1992. — Vol.28, No 4. — P. 842−847.
  153. В. Ф., Степанова Н. В., Черняева Е. Б., Чикишев А. Ю. Избирательное воздействие лазерного излучения на раковые клетки и лазерная спектроскопия клетки // Квантовая электроника.- 1935. Т. 12, No 10. — С. 1997−2023.
  154. Aramendia P. F., Redmond R.W., Nonell S., Schuster W., Br as lav sky S. E., Schaffener K., Vogel E. The photophysical properties of porphycenes: potential photodynamic therapy agents //Photoc-hem. Photobiol. 1986. — Vol.44, No 5. — P. 555−559.
  155. Roder B. Pheophorbide-a a new photosensitizen for the photodynamic therapy of tumor //Stud. Biophys. — 1986, — Vol.114, No 1−3, P. 183−186.
  156. Krammer B. Physical methods in tumor diagnosis and photodynamic laser therapy. Part III // Dtsch.Z.Onkol. 1991. -Vol.23, No 5. — P. 132−135.
  157. А.П., Кнюкшто В. H., Гюльханданян Г. В. Исследование первичных этапов фотодинамического действия по фосфоресценции сенсибилизатора Pd-порфирина в комплексе с белками // Журнал прикл. спектроскопии. 1993. — Т.58, No 1−2. — С.114 — 125.
  158. Leupold D., Preyer W. Proposal of modified mechanisms for photodynamic therapy // J. Photochem. Photobiol.B. 1992. -Vol. 12, No 3. — P. 311−313.
  159. A., Chiglione A. P. // SPIE: European Conf. on optics, optical systems and applicat. 1986. — Vol.701. — P.310−315.
  160. Birge R. R., Lawrence A. P. Optical random access memory based on bacteriorhodopsin //Symp.Mol.Electron.Biosensors and Bio-comput: 19 th Annu. Meet Fine Part- Soc.Div.Biotechnol./Health and Environ. Santa Clare, Calif. July 19−22. 1988.si., sa P. 40.
  161. A.S., Esener S., Rentzepis P.M. 3-Demensional optical storage memory by means of two-photon interaction //Optical computing hardware /Eds. J. Jahns, S.H.Lee. Academic Press, New York. 1993. P. 287−325.
  162. Dvornikov A.S., Rentzepis P. M. Two-photon three-dimensional optical storage memory //Molecular and biomolecular electronics /Ed. R.R.Birge Advances in Chemistry Series (ACS, Washington, DC). 1994. Vol.240. — P.161−177.
  163. Dvornicov A.S., Rentzepis P.M. Accessing 3D memory information by means of nonlinear absorption // Opt.Commun. 1995. -Vol.119. — P. 341−346.
  164. Lewis J.D., Verber C.M., McGhee R. B. A True Three-dimensional display // IEEE Trans. Electron Devices 1971. Vol. ED-18, No 9. — P. 724−732.
  165. Schwarz A.J., Blundell B.G. Considerations regarding voxel brightness in volumetric displays utilizing two-step excitation processes // Optical Engineering 1993. — Vol.32, No 11. — 2818−2823.
  166. Downing E., Hesselink L., Ralston J., Macfarlane R. A three-color, solid state, three-dimensional display // Science 1996. — Vol.273. — P. 1185−1189.
  167. Sheppard C.J.R., Kompfner R. Resonant scanning optical microscope //Appl. Opt. 1978. — Vol. 17. — P. 2879.
  168. Denk W., Strickler J.H., Webb W.W. Two-photon fluorescence scanning microscopy //Science 1990. — Vol.248. — P. 73−75.
  169. Hell S. W., Schrader M., Van der Voort H.T.M. Far-field fluorescence microscopy with three-dimensiolnal resolution inthe 100-nm range //Journal of Microscopy 1997. — Vol.187., No 1. — P. 1−7.
  170. . М., Болотин Б. М. Органические люминофоры.М.: Химия, 1984. 336 с.
  171. В.Л., Верховский Е. Б., Викторова Е. Н., Клочков В. П. Двухфотонное поглощение бифлуорофоров и составляющих их молекул //Оптика и спектр. 1996. — Т.80, N2. — С.203−207.
  172. М. J., Fatunmbi Н. 0. Very high detectability in two photon spectroscopy //Anal. Chem. 1990. -Vol.62, No 9. -P. 973−976.
  173. В.А. Лазерная спектроскопия поляризованного поглощения и люминесценция сложных молекул //Журнал прикладной спектроскопии 1988. — Т. 49, No 5, С. 711−731.
  174. Scherbakov V. N., Habuda S. P., Meshalkin U. P., Zharova N. N. NMR-investigation of structure and interactions in collagen-vater system // Bull. Magn. Reson. 1981. — Vol.2, N1.4, P. 402−402.
  175. Ю.П., Резвухин А. И., Коробкова E.H. Спектры 13С ЯМР высокого разрешения пептидов коллагена // Биофизика. 1986. — Т. 31, N 3. — С. 422−425.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!