Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Эффекты многократного рассеяния лазерного излучения в дисперсных средах, содержащих золотые наночастицы

Диссертация: Эффекты многократного рассеяния лазерного излучения в дисперсных средах, содержащих золотые наночастицы
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

На основе проведенного численного моделирования пространственного распределения плотности поглощения лазерного излучения в биоткани с золотыми наночастицами впервые получена база данных для определения температуры в глубине и на поверхности биоткани при различной локализации наночастиц. Разработана и реализована оригинальная программа расчета рассеяния света слоистыми наностержнями на основе… Читать ещё >

Эффекты многократного рассеяния лазерного излучения в дисперсных средах, содержащих золотые наночастицы (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • Глава 1. Обзор литературы и постановка задач исследования
  • Глава 2. Рассеяние света на изолированных наночастицах различной формы и структуры
    • 2. 1. Дисперсионные характеристики материалов наночастиц
    • 2. 2. Рассеяние света на сферически-симметричных частицах
      • 2. 2. 1. Однородные наночастицы
      • 2. 2. 2. Нанооболочки
      • 2. 2. 3. Остеклованные наночастицы
    • 2. 3. Рассеяние света на несферических частицах
      • 2. 3. 1. Однородные наностержни
      • 2. 3. 2. Слоистые наностержни
  • Глава 3. Рассеяние лазерного излучения на агрегатах наночастиц
    • 3. 1. Модели и метод расчета
    • 3. 2. Агрегация золотых сферических наночастиц
    • 3. 3. Агрегация золотых сферических наночастиц с сильнорассеивающими частицами
  • Глава. 4. Моделирование многократного рассеяния лазерного излучения в средах с наночастицами
    • 4. 1. Модели и методы расчета
      • 4. 1. 1. ЗИ метод
      • 4. 1. 2. 20 метод
    • 4. 2. Спектральные характеристики обратного рассеяния
      • 4. 2. 1. Оптическая модель биоткани
      • 4. 2. 2. Водные суспензии золотых наночастиц
      • 4. 2. 3. Спектральные характеристики биоткани, содержащей золотые наночастицы
    • 4. 3. Концентрационная зависимость эффективности поглощения
  • Глава 5. Учет эффектов многократного рассеяния излучения в диагностических и терапевтических методиках, использующих золотые наночастицы
    • 5. 1. Лазерный фототермолиз
    • 5. 2. Оптическая низко-когерентная томография
    • 5. 3. Колориметрический анализ

Актуальность темы

Закономерности взаимодействия лазерного излучения с различными прйродными и техническими объектами изучаются достаточно давно. Главной особенностью, определяющей процессы распространения лазерного излучения в биологических объектах, является многократное рассеяние излучения, обусловленное неоднородностью строения биотканей. При этом поглощение в большинстве случаев значительно меньше, чем рассеяние. Появление в последние годы различных типов плазмонно-резонансных наночастиц и их использование в качестве термофотосенсибилизаторов привело к необходимости решения задачи распространения лазерного излучения в сильно рассеивающих средах, дополнительно включающих в себя сильно поглощающие частицы с различной локализацией. Такие среды, образованные частицами с сильно различающимися оптическими свойствами, когда один тип частиц преимущественно рассеивает излучение, а другой тип частиц сильно поглощает, обладают целым рядом специфических свойств, которые к началу работы над диссертацией были изучены недостаточно.

Лазерное излучение позволяет осуществлять локальный нагрев биотканей с наночастицами (фототермолиз), такой метод фототермической терапии применяется для лечения ряда онкологических заболеваний. В этом направлении уже достигнуты определенные успехи, и в перспективе речь идет о внедрении метода в клиническую практику. Однако развитие метода сдерживается наличием ряда нерешенных проблем. В частности необходимо обеспечить точный локальный нагрев в заданном температурном диапазоне, необходимо оптимизировать параметры лазерного воздействия и концентрацию наночастиц.

Нанотехнологии дают уникальную возможность синтезировать частицы, обладающие заданными оптическими свойствами. Например, могут быть созданы частицы, сильно поглощающие или рассеивающие в определенной спектральной области. При воздействии лазерным излучением соответствующей длины волны системы таких наночастиц могут использоваться в качестве эффективного термофотосенсибилизатора при локальной гипертермии опухолей, а также существенно повышать эффективность диагностических методов, основанных на светорассеянии, например темнопольной микроскопии, спектроскопии диффузного светорассеяния и оптической когерентной томографии.

На момент написания диссертации в литературе была слабо освещена проблема расчета температурных полей в биоткани, содержащей золотые наноструктуры и их агрегаты при лазерном фототермолизе. Также, не были решены вопросы, связанные с эффективностью спектрального детектирования наночастиц в биоткани. Не существовало методики расчета сигнала оптического низко-когерентного томографа (ОКТ) при детектировании структуры биоткани, содержащей плазмонно-резонансные наночастицы.

В данной работе основное внимание уделено моделированию процессов взаимодействия лазерного излучения со средами, содержащими золотые наночастицы, поскольку такие частицы наиболее широко применяются в настоящий момент в биомедицине. Это связано с тем, что золото как материал обладает высокой устойчивостью к окислительным реакциям, что существенно для биомедицины. Золотые наночастицы могут селективно накапливаться внутри или около биологической цели. Наличие оптического плазмонного резонанса, зависящего от формы, размера и структуры частиц, делает возможным использование золотых наночастиц в качестве настраиваемого селективного поглотителя или настраиваемого селективного рассеивателя. Ряд золотых наночастиц, например золотые нанооболочки Аи/8Юг и наностержни Аи’обладают резким резонансом в области «оптического окна прозрачности» биоткани 750−1100 нм. Золотые наночастицы могут эффективно использоваться в качестве контрастирующих агентов для рентгенографии и низко-когерентной томографии.

Целью диссертационной работы является теоретическое и экспериментальное исследование особенностей поглощения и рассеяния лазерного излучения в биологических системах, содержащих наночастицы, обусловленных их формой, структурой и коллективными эффектами.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

1. Исследование пространственного распределения поглощения лазерного излучения наночастицами в сильно рассеивающих средах и влияние этого на формирование картины тепловых полей в биоткани.

2. Моделирование спектральных характеристик диффузного светорассеяния и поглощения биотканей, содержащих наночастицы с учетом многократного рассеяния света.

3. Исследование спектральных и цветовых эффектов в дисперсных системах с наночастицами для расширения возможностей темнопольной микроскопии и спектроскопии диффузного светорассеяния.

4. Оптимизация методики интерпретации результатов низкокогерентной томографии биотканей, содержащих наночастиц ь I

Положения и результаты, выносимые на защиту

1. Изменения, которые вносят золотые наночастицы, локализованные в биоткани, в спектры диффузного рассеяния, определяются особенностями спектров поглощения этих частиц, а не их спектрами рассеяния.

2. Агрегация золотых наночастиц с рассеивателями биоткани не меняет усредненное по ориентациям агрегата значение сечения поглощения наночастиц.

3. В рассеивающих системах с наночастицами происходит сильное локальное перераспределение плотности поглощенной энергии, которое может приводить к локальной микродеструкции биоткани без повышения среднего значения поглощенной энергии.

4. При концентрациях наночастиц в биоткани, меньших порогового значения, наблюдается эффект усиления поглощения лазерного излучения по сравнению с поглощением наночастиц в однородной среде за счет многократного рассеяния излучения и ослабление поглощения при превышении порогового значения концентрации наночастиц.

Настоящее диссертационное исследование выполнено при поддержке РФФИ (грант № 07−02−1 434 «Теоретическое и экспериментальное исследование контрастирования новообразований в биотканях при низкокогерентной оптической томографии с помощью золотых наночастиц»), Министерства науки и инноваций РФ (госконтракт № 02.512.11.2034 «Разработка нанотехнологии лазерного селективного фототермолиза и контрастирования злокачественных новообразований на основе использования плазмонно-резонансных наночастиц», госконтракт № 02.740.11.0484

Исследование терапевтических, токсических и термических воздействий комплексов наночастица-фотосенсибилизатор при лазерном воздействии", госконтракт № 02.740.11.0770 «Разработка оптических методов исследования и мониторинга изменений параметров биологических тканей и цельной крови при изменении содержания глюкозы в тканях организма человека и животных»), Федеральной целевой программой («Развитие научного потенциала высшей школы» проект № 2.2.1.1/2950, «Оптические методы диагностики нанои мезоскопических сред» проект № 2.1.1/4989) и Федеральным агентством по образованию («Исследование взаимодействия оптического излучения с биологическими тканями и разработка когерентнооптических и спектральных методов медицинской диагностики и фототерапии)' проект № 1.4.09) I

Научная новизна работы

На основе проведенного численного моделирования пространственного распределения плотности поглощения лазерного излучения в биоткани с золотыми наночастицами впервые получена база данных для определения температуры в глубине и на поверхности биоткани при различной локализации наночастиц. Разработана и реализована оригинальная программа расчета рассеяния света слоистыми наностержнями на основе Т-матриц. Впервые проведено теоретическое моделирование диффузии фотонов и сравнение с экспериментами по лазерному нагреву в рассеивающих объектах сложной геометрии с наночастицами. Разработана и апробирована оригинальная методика расчета сигнала ОКТ томографа для рассеивающих систем с золотыми наночастицами.

Научно-практическая значимость работы: Материалы диссертации используются при проведении научных исследований в ИБФРМ РАН, НИИ естественных наук ГОУ ВПО «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского» Федерального агентства по образованию РФ, а также в учебном процессе на кафедре оптики и биофотоники физического факультета при чтении спецкурсов по дисциплинам «биофизика» и «лазерные методы в медицине».

В процессе выполнения диссертационного исследования разработана оригинальная методика компьютерного моделирования и зарегистрирован алгоритм и Программа расчета пространственного распределения поглощенных фотонов в дисперсной слоистой системе содержащей золотые наночастицы (свидетельство государственной регистрации № 2 008 610 607).

Апробация работы. Результаты диссертационного исследования доложены на II Троицкой конференции «Медицинская физика и инновации в медицине&rdquo- (Троицк, 2006), Full Meeting «Optical Technologies in Biophysics and Medicine» (Саратов, 2006, 2007, 2008), «Congress Optics and Photonics» (Сан Диего, США, 2007), «Photonics West BiOS «Complex Dynamics and Fluctuations in Biomedical Photonics V» (Сан Хосе, Калифорния, США, 2008), VII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Отечественные противоопухолевые препараты» (Москва, 2008), V Съезде Российского фотобиологического общества (Пущино, 2008 «Нанотехнологии в онкологии — 2008» (Москва, 2008), III Всероссийской научной конференции «Наноонкология» (Саратов, 2011).

Достоверность научных результатов подтверждается согласием с расчетами других групп (в области совпадения моделей), а также качественным и количественным согласием с результатами экспериментов.

Личный вклад диссертанта и результаты, полученные совместно с другими исследователями: Все результаты теоретического моделирования получены лично автором, которым самостоятельно разработаны алгоритмы и реализованы программы численного моделирования диффузии фотонов в исследуемых средах, проведены модельные расчеты и интерпретация их результатов. Автором самостоятельно поставлен и проведен ряд экспериментов по лазерному нагреву модельных объектов сложной структуры с наночастицами. Автором также проведено теоретическое моделирование экспериментов, по измерению ОКТ, лазерному нагреву и цветовым измерениям в темнопольной микроскопии, выполненных Г. Г. Акчуриным,

Г. С. Терентюком, В. А. Ханадеевым. i.

Работа выполнена на кафедре оптики и биофотоники Саратовского государственного университета им. Н. Г. Чернышевского.

Публикации. Основные результаты исследования, выводы и положения диссертации опубликованы в 14 научных работах, из них 3 — в отечественных и иностранных журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, основной части, содержащей" 5 глав, заключения и списка цитируемой литературы, состоящего из 178 ссылок. Диссертация изложена на 113 страницах, содержит 60 рисунков.

Заключение

и выводы

1. Разработан комплекс программ, позволяющий рассчитывать спектральные характеристики биоткани, содержащей наночастицы, с учетом структуры наночастиц, степени агрегации и эффектов многократного светорассеяния.

2. С помощью разработанного комплекса программ проведено моделирование пространственной плотности поглощенных фотонов в биоткани для оценки тепловых полей.

3. Разработана методика количественного моделирования сигнале, низкокогерентного томографа, верифицированная по экспериментальным результатам.

4. Получены оценки влияния многократного рассеяния и геометрии эксперимента на цвет различных наночастиц в темнопольной микроскопии.

5. Показано, что многократное рассеяние и взаимодействие золотых наночастиц с частицами биоткани может значительно увеличивать эффективность поглощения света наночастицами. Получено экспериментальное подтверждение эффекта усиления поглощения в биоткани.

6. Проведены экспериментальные исследования температурных полей в модельных системах при различной концентрации наночастиц и методом компьютерного моделирования получены количественные оценки эффектов насыщения поглощения и экранирования.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Anderson R.R., Parrish J.A. Microvasculature can be selectively damaged, using dye lasers: a basic theory and experimental evidence in human skin//1.sers Surg. Med. 1981. — V.l. -P.263- 276
  2. Anderson R.R., Parrish J.A. Selective photothermolysis: precise microsurgery by selective absorption of pulsed radiation// Science. 1983. — V.220. -P.524−527
  3. Ara G., Anderson R., Mandel K., Oseroff A.R. Absorption of ns1. photoradiation of melanosomes generates acoustic waves and inducespigmented melanoma cell toxicity// Photochem Photobiol. 1988. — V.47. -P.375−405
  4. Averitt R.D., Sarkar D., Halas N.J. Plasmon resonance shifts of Au-coated
  5. Au2S nanoshells: insight into multicomponent nanoparticle growth//Phys.
  6. Rev. Lett. 1997. — V. 78. — P.4217−4220.
  7. Berry М. V., Percival I. C. Optics of fractal clusters such as smoke // Opt. Acta. 1986. — V. 33. — P. 577−591.
  8. Bhandri R. Scattering coefficients for a multilayered sphere: Analyticexpressions and algorithms// Appl. Opt. 1985. — V.24., № 13. — P. 1960: 1967
  9. Bogatyrev V.A., Dykman L.A. Colloidal gold in solid-phase assays //
  10. Biochemistry (Moscow). 1997. — V. 62. — P.350−356.
  11. Bouhelier A., Bachelot R.y. Im J. S., Wiederrecht G. P., Lerondel G.,
  12. Kostcheev S., Royer P. Electromagnetic interactions in plasmonic nanoparticle arrays// J. Phys. Chem. B. 2005. — V. 109. — P. 3195−3198
  13. Breasted J.H. The Edwin Smith surgical papyrus: vol.l. Chicago:
  14. University of Chicago, 1930. 429 pp.
  15. Camerin М., Rello S., Villanueva A., Ping X., Kenney M.E., Rodgers M.A.J., Jori G. Photothermal sensitisation as a novel therapeutic approach for tumours: studies at the cellular and animal level// Eur.J.Cancer. 2005. -V.41. -P.1203−1212
  16. Camerin М., Rodgers M.A.J, Kenney M.E., Jori G. Photothermal sensitisation: evidence for the lack of oxygen effect on the photosensitizing activity// Photochem. Photobiol. Sci. 2005. — V.4. — P.251- 253
  17. Canifeld L.R., Hass G., Hunter W.R. The optical properties of evaporated gold in the vacuum ultraviolet from 300 A to 2 000 A //J. Phys.(Paris).i 1964.-V.25.-P.124−129 .
  18. Chen J., Wiley B., Li Z.Y., Campbell D., Saeki F., Cang H., Au L., Lee J., Li X., Xie Y. Gold nanocages: engineering their structure for biomedical1 applications//Adv. Mater. 2005. — V. 17. — P.2255−2261.
  19. Chen W.R., Adams R.L., Bartels K.E., Nordquist R.E. Chromophore-enhanced in vivo tumor cell destruction using an SOS-nm diode laser//Cancer Lett. 1995, — V.94.- P. 125−131
  20. Chen W.R., Adams R.L., Heaton E., Dickey D.T., Bartels K.E., Nordquist R.E. Chromophore-enhanced laser tumor tissue photothermal interaction using an 808 nm diode laser// Cancer Lett. 1995. — V.88. — P. 15−19
  21. Daniel M.C., Astruc D. Gold nanoparticles: Assembly, supramolecular chemistry, quantum-size-related properties, and applications toward biology, catalysis, and nanotechnology// Chem. Rev. 2004. — V.104. -P.293−346
  22. Danniell M.D., Hill J.S. A history of PDT// Aust. N.ZJ. Surg. 1991. — V.61.- P.340−348
  23. De Jong W.H., Hagens W.I., Krystek P., Burger M.C., Sips A.J.A.M. Geertsma R.E. // Biomaterials. 2008. — V. 29. — P. 1912−1919.
  24. Doicu A., Wriedt T., Eremin Y.A. Light Scattering by Systems of Particles. -Berlin: Springer, 2006. 324 pp.
  25. Dolmans D.E., Fukumura D., Jain R.K. Photodynamic therapy for cancer// Nat. Rev. Cancer. 2003. — V.3., № 5. — P.380−387
  26. Dougherty T.J., Gomer C.J., Henderson B.W., Jori G., Kessel D., Korbelik M., Moan J., Peng Q. Photodynamics therapy// J. Natl. Cancer Inst. 1998. -V.90.,№ 12. -P.889−905
  27. Doyle W.T. Absorption of Light by Colloids in Alkali Halide Crystals// Phys. Rev.- 1958. -V.111.-P.1067−1072
  28. Draine B.T. The Discrete Dipole Approximation for Light Scattering by
  29. Irregular Targets// In: Light Scattering by Nonspherical Particles: Theory, leasurements, and Applications / Ed. by Mishchenko M. I., Hovenier J. W.,
  30. Travis L. D. San Diego: Academic Press. 2000. Ch. 5. P. 131−145.
  31. El-Sayed I.H., Huang X., El-Sayed M.A. Selective laser photo-thermal therapy of epithelial carcinoma using anti-EGFR antibody conjugated gold nanoparticles// Cancer Lett. 2006. — V.239,№ 1. — P. 129- 135
  32. El-Sayed M.A. Some interesting properties of metals confined in time and nanometer space of different shapes// Acc. Chem. Res. 2001. — V.34. -P.257−264
  33. Gazelle G.S., Goldberg S.N., Solbiati L., Livraghi T. Tumor ablation with radio-frequency energy// Radiology (Easton, Pa.). 2000. — V.217. — P.633−646
  34. Goldberg S.N. Radiofrequency tumor ablation: principles and techniques// Eur. J. Ultrasound. -2001. V. 13.,№ 2. — P. 129−147
  35. Goldberg S.N., Dupuy D.E. Image-guided radiofrequency tumor ablation: challenges and opportunities part I// J. Vase. Interv. Radiol. — 2001. — V.12. -P.1021−1032
  36. Greenwald J., Rosen S., Anderson, R.R., Harrist T., MacFarland F., Noe J., Parrish J.A. Comparative histological studies of the tunable dye (at 577 nm) laser and argon laser: the specific vascular effects of the dye laser// J. Invest.
  37. Dermatol. 1981. — V.77. -P.305−310
  38. Hagemann H.-J., Gudat W., Kuzn C. Optical constants from the far infrared to the x-ray region: Mg, Al, Cu, Ag, Bi, C, and A1203// JOSA. 1975.1. V.65, № 6. P. 742−744
  39. Hainfeld J.F., Slatkin D.N., Smilowitz H.M. The use of gold nanoparticles toenhance radiotherapy in mice// Phys. Med. Biol. 2004. — V.49. — P.309−315
  40. Halperin W.P. Quantum size effects in metal particles//Rev. Mod. Phys.1986.-V.58.-P. 533−606
  41. Hayat M.A. Colloidal Gold: Principles, Methods and Applications. San
  42. Diego: Academic Press, 1989. pp. 484
  43. Henderson B.W., Dougherty T.J. How does photodynamic therapy work?// Photochem. Photobiol. 1992. — V.55,№ 1. — P. 145−157
  44. Hirsch L.R., Gobin. A.M., Lowery A.R., Tam F., Drezek R., Halas N.J., West J.L. Metal Nanoshells// Annals of Biomedical Engineering 2006. — V.34. -P. 15- 22
  45. Hirsch L.R., Stafford R.J., Bankson J.A., Sershen S.R., Rivera B., Price R.E., Hazle J.D., Halas N.J., West J.L. Nanoshell-mediated near-infrared thermal therapy of tumors under magnetic resonance guidance // PNAS. 2003. — V.23. P. 13 549−13 554
  46. Hleb E.Y., Lapotko D.O. Photothermal properties of gold nanoparticles undeiexposure to high optical energies// Nanotechnology. 2008. -V. 19. — P. 1−10.
  47. Hu M., Petrova H., Chen J., McLellan J.M., Siekkinen A.R., Marquez M., Li X., Xia Y., Hartland G.V. Ultrafast laser studies of the photothermal properties of gold nanocages// J. Phys. Chem. B. 2006. — V.110,№ 4. -P. 1520−1524
  48. Huang X., El-Sayed I.H., El-Sayed M.A. Cancer cell imaging and1 photothermal therapy in the near-infrared region by using gold nanorods// J.
  49. Am. Chem. Soc. -2006. V.128,№ 6. -P.2115−2120
  50. Huang X., Jain P.K., El-Sayed I.H., El-Sayed M.A. Determination of theminimum temperature required for selective photothermal destruction of cancer cells using immunotargeted gold nanoparticles// Photochem.
  51. Photobiol. 2006. — V.82,№ 2. — P.41217
  52. Huang X., Jain P.K., El-Sayed I.H., El-Sayed M.A. Plasmonic photothermal• therapy (PPTT) using gold nanoparticles //Lasers. Med. Sci. 2008. — V.23. 1. P.217−228
  53. Huff T.B., Tong L., Zhao Y., Hansen M.N., Cheng J.X., Wei A. Hyperthermic effects of gold nanorods on tumor cells// Nanomedicine. -2007.-V.2,№ 1.-P. 125−132
  54. IF in V.B., Farafonov V.G., Farafonov E.V. Extended boundary conditionmethod in combination with field expansions in terms of spheroidal functions
  55. Optics and Spectroscopy. 2007. — V.102,№ 2. — pp. 278−289
  56. Irani G.B., Huen T., Wooten F.J. Optical Constants of Silver and Gold in the Visible and Vacuum Ultraviolet// Opt. Soc. Am. 1971. — V.61,№ 1. — P.128−129
  57. Jana N.R., Gearheart L., Murphy C.J. Wet Chemical Synthesis of High Aspect Ratio Cylindrical Gold Nanorods//J. Phys. Chem. B. 2001. — V.105.- P. 4065—4067
  58. Jiang W., Kim B.Y.S., Rutka J.T., Chan W.C.W. Nanoparticle-mediated cellular response is size-dependent // Nature Nanotechnology. 2008. — V. 3. -P. 145−150.
  59. Johnson P.B., Christy R.W. Optical Constants of the Noble Metals//Phys. Rev. B. 1972. — V.6. — P. 4370^4379
  60. Jori G., Spikes J.D. Photothermal sensitizers: possible use in tumour therapy//• Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. 1990. — V.6, № 1. -P.93−101
  61. Kalambur V.S., Longmire E.K., Bischof J.C. Cellular level loading and heating of superparamagnetic iron oxide nanoparticles.// Langmuir. 2007. -V.23. — P.12 329−12 336.
  62. Kalele S., Gosavi S.W., Urban J., Kulkarni S.K. Nanoshell particles-synthesis, properties and applications // Current science. 2006. — V.91,№ 8. -P. 1038- 1052
  63. Kapany N.S., Peppers N.A., Zweng H.C., Flocks M. Retinal photocoagulation by Lasers. //Nature. 1963. — V.199. — P. 146−149
  64. Katz E., Willner I. Integrated nanoparticle-biomolecule hybrid systems: Synthesis, properties, and applications //Angew. Chem. Int. Ed. 2004. -V.43. — P.6042−6108
  65. Kerker M. The Scattering of Light and Other Electromagnetic Radiation. -San
  66. Diego: Academic press, 1969. 666p.
  67. Kerker M.J. The optics of colloidal silver: something old and something new
  68. Colloid Journal of Colloid and Interface Science. 1985. — V.105. — P.297 314
  69. Khlebtsov B. N, Zharov V., Melnikov A.G., Tuchin V.V., Khlebtsov N.G. Optical amplification of photothermal therapy with gold nanoparticles and nanoclusters // Nanotechnology. 2006. — V. 17. — P. 5167−5179
  70. Khlebtsov B.N., Khlebtsov N.G. Biosensing potential of silica/gold nanoshells: Sensitivity of plasmon resonance to the local dielectric environment // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2007. — V. 106. — P.154.169.
  71. Khlebtsov B.N., Khlebtsov N.G. Multipole plasmons in metal nanorods: Scaling properties and dependence on the particle size, shape, orientation, and dielectric environment // J. Phys. Chem. C. 2007. — V. 111. — P. 11 516• 11 527.
  72. Khlebtsov B.N., Khlebtsov N.G. Ultrasharp light scattering resonances ofstructured nanospheres: Effects of size-dependent dielectric functions // J. Biomedical Optics. 2006. — V. 11. — P. 44 002 (1−5).
  73. Khlebtsov N.G., Maksimova I.L., Tuchin V.V., Wang L. Introduction to light scattering by biological objects // In: handbook of optical biomedical diagnostics / Ed. by Tuchin V.V., SPIE: Bellingham, Washington. 2002, Ch.• 1.-P. 31−167.
  74. Khlebtsov N.G., Bogatyrev V.A., Dykman L.A., Melnikov A.G. Spectral extinction of colloidal gold and its biospecific conjugates// Journal of colloid and interface science. 1996. — V.180. — P.436−445
  75. Khlebtsov N.G., Trachuk L.A., Melnikov A.G. Plasmon resonances of silver and gold nanorods // Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng. 2004. — V.5475. — P. l-12
  76. Kim I.K., Miller J.W. Photodynamic therapy// Intraocular Drug Delivery. -2006.- P. 129−141
  77. E.S., Poelsma B. // Phys. Chem. 2006. — V.6. — P.3349
  78. Lahaye C.T.W., van Gemert M.J.C. Optimal Laser Parameters for Port Wine Stain Therapy: a Theoretical Approach // Physics in Medicine and Biology. -1985. V. 30, № 6. — P. 573−588.
  79. Lakhtakia A., Mulholland G.W. On two numerical techniques for lightscattering by dielectric agglomerated structures // J. Res. Natl. Inst. Stand. Technol. 1993. — V. 98. — P. 699−716.
  80. Lee K.-S., El-Sayed M.A. Dependence of the Enhanced Optical Scattering Efficiency Relative to That of Absorption for Gold Metal Nanorods on Aspect Ratio, Size, End-Cap Shape, and Medium Refractive Index // J. Phys. Chem.
  81. B. -2005. V.109. -P.2033−20 338
  82. Letfullin R.R., Iversen C.B., George T.F. Modeling nanophotothermal therapy: kinetics of thermal ablation of healthy and cancerous cell organelles and gold nanoparticles //Nanomedicine. 2011. — V.7, № 2. — P. 137−145
  83. Levin C.S., Kundu J., Barhoumi A., Halas N.J. Nanoshell-based substratesfor surface enhanced spectroscopic detection of biomolecules // Analyst. -2009. -V. 134. P. 1745−1750.
  84. Link S, El-Sayed M.A. Shape and size dependence of radiative, non-radiative and photothermal properties of gold nanocrystals// Int. Rev. Phys. Chem.2000. V. 19. — P.409−453 '
  85. Loo C., Lowery A., Halas N.J., West J.L., Drezek R. Immunotargeted nanoshells for integrated cancer imaging and therapy// Nano. Lett. 2005. -V.5. — P.709−711
  86. Loo C.H., Lin A., Hirsch L.R., Lee M.H., Barton J., Halas N.J., West J., Drezek R.A. Nanoshell-enabled photonics-based imaging and therapy of cancer//Tech. Cancer Res. Treat. 2004. — V.3. — P.33−40
  87. Lucassen G.W., Verkruysse W., Keijzer M., van Gemert M.J.C. Light Distributions in a Port Wine Stain Model Containing Multiple Cylindrical and Curved Blood Vessels // Lasers in Surgery and Medicine. 1996. — V. 18, №‘4.-P. 345−357.
  88. Mackowski D.W., Altenkirch R.A., Menguc M.P. Internal absorption cross sections in a stratified sphere// Appl. Opt. 1990. — V.29. — P. 1551−1559
  89. Mackowski D.W., Mishchenko M.I. Calculation of the T matrix and scattering matrix for ensembles of spheres // J. Opt. Soc. Amer. A. 1996. -V.13. -P.2266−2278
  90. Maksimova I.L., Akchurin G.G., Khlebtsov B.N., Terentyuk G.S., Akchurin
  91. Malynych S., Chumanov G. Light-inducted coherent interections between silver nanoparticles in two-dimentional arrays // J. Am. Chem. Soc. 2003. -V. 125. — P. 2896−2898.
  92. Minton J.P., Carlton D.M., Dearman J.R., McKnight W.B., Ketcham A.S. An evaluation of the physical response of malignant tumor implants to pulsed laser radiation// Surg. Gynaecol. Obstet. 1965. — V.121. — P.538−544
  93. Mirza A.N., Fornage B.D., Sneige N., Kuerer H.M., Newman L.A., Ames
  94. F.C., Singletary S.E. Radiofrequency ablation of solid tumors// Cancer J.2001. V.7. -P.95−102
  95. Mishchenko M.I., Travis L.D., Mackowski D.W. T-matrix computations of light scattering by nonspherical particles: A review // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 1996. — V. 55. — P. 535−575.
  96. Mishchinko M.I. Diffuse and coherent backscattering by discrete random media. -1. Radar reflectivity, polarization ratios, and enhancement factors fora half-space of polydisperse, nonabsorbing and absorbing spherical particles \
  97. J. quant, spectrosc. radiat. transfer. 1996. — V.56. -P.673−702.
  98. Mishchinko M.I., Travis L.D., Lacis A.A. Scattering, absorption and emission of light by small particles. New York: Cambridge university press, 2002. -448 pp.
  99. Morelli J.G., Tan O.T., Garden J., Margolis R., Seki Y., Bol J., Carney J.M., Anderson R.R., Furumoto H., Parrish J.A. Tunable dye laser (577 nm) treatment of port wine stains//Xasers Surg. Med. 1986. — V.6. — P.94−99
  100. Niemeyer C.M. Nanoparticles, proteins, and nucleic acids: Biotechnologymeets materials science// Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2001. — V.40. 1. P.4128—4158
  101. Niemz M.H. Laser Tissue Interactions: Fundamentals and Applications. -Berlin, 1996. — 305 pp.
  102. Nikoobakht B., El-Sayed M.A. Preparation and Growth Mechanism of Gold Nanorods (NRs) Using Seed-Mediated Growth Method// Chem. Mater. -2003.-V. 15.,№ 10-P. 1957- 1962
  103. O’Neal D.P., Hirsch L.R., Halas N.J., Payne J.D., West J.L. Photothermal tumor ablation in mice using near infrared absorbing nanoshells// Cancer Lett.- 2004. V.209. — P. 171−176
  104. Ochsenkuhn M.A., Jess P.R.T., Stoquert H., Dholakia K., Campbell C.J. Nanoshells for surface-enhanced Raman spectroscopy in eukaryotic cells: Cellular response and sensor development // Acs Nano. 2009. — V. 3. — P. 3613−3621.
  105. Ochsner M.J. Photophysical and photobiological processes in the photodynamic therapy of tumours// Photochem. Photobiol B. 1997. -V.39.,№ 1. -P.l-18
  106. Oldenburg S., Averitt R.D., Westcott S., Halas N.J. Nanoengineering of optical resonances // Chem. Phys. Lett. 1998. — V. 288. — P. 243−247
  107. Otter M.Z. Phisik, 161, 163 (1961)
  108. Oubre Ch., Nordlander P.J. Optical Properties of Metallodielectric Nanostructures Calculated Using the Finite Difference Time Domain Method //Phys. Chem. B. -2004. V. 108. — P. 17 740−17 747
  109. Parak W.J., Gerion D., Pellegrino T., Zanchet D., Micheel C., Williams S.C., Boudreau R., Le Gros M.A., Larabell C.A., Alivisatos A.P. Biological applications of colloidal nanocrystals// Nanotechnology. 2003. — V.14. -P. 15−27
  110. Parrish J.A., Anderson R.R., Harrist T., Paul B., Murphy G.F. Selective thermal effects with pulsed irradiation from lasers: from organ to organelle// J. Invest. Dermatol. 1983. — V.80. — P.75−80
  111. Peng Z., Walther T., Kleinermanns K. Influence of intense pulsed laser irradiation on optical and morphological properties of gold nanoparticle aggregates produced by surface acid-base reactions// Langmuir. 2005. -V.21. — P.4249−4253.
  112. J^^^^itsillides C.M., Joe E.K., Wei X., Anderson R.R., Lin C.P. Selective Cell Targeting with Light-Absorbing Microparticles and Nanoparticles // Biophys J. -2003. V.84.,№ 6. — P.4023−4032
  113. Pitsillides C.M., Joe EK, Wei X., Anderson R.R., Lin C.P. (2003) Selective cell targeting with light-absorbing microparticles and nanoparticles. Biophys J 84:4023—4032
  114. Polla L.L., Margolis R.J., Dover J.S., Whitaker D., Murphy G.F., Jacques
  115. S.L., Anderson R.R. Melanosomes are a primary target of Q-switched ruby laser irradiation in guinea pig skin// J. Invest. Dermatol. 1987. — V.89. -P.281−286
  116. Ratto F., Matteini P., Rossi F., Menabuoni L., Tiwari N., Kulkarni S.K., Pini R. Photothermal effects in connective tissues mediated by laser-activated gold nanorods // Nanomedicine. 2009. — V.5.,№ 2. — P. 143−151
  117. Romer H., von Fragstein C.Y. Phzsik, 163, 27 (1961)
  118. Sato M., Watanabe Y., Ueda S., Iseki S., Abe Y., Sato N., Kimura S., Okubo K., Onji M. Microwave coagulation therapy for hepatocellular carcinoma// Gastroenterology. 1996. — V.110.,№ 5. — P. 1507−1514
  119. Scaffardi L.B., Pellegri N., De Sanctis O., Tocho J.O. Sizing gold nanoparticles by optical extinction spectroscopy// Nanotechnology.- 2005 -V. 16.-P. 158−163
  120. Scherbakov Y.N., Yakunin A.N., Yaroslavsky I.V., Tuchin V.V. Modeling of Temperature Distribution in the Skin Irradiated by Visible Laser Light // Proc. SPIE. 1994. — V. 2082, № 3. — P. 268−275.
  121. Schulz L.G. The Optical Constants of Silver, Gold, Copper, and Aluminum. I.
  122. The Absorption Coefficient k//J. Opt. Soc. Am. 1954. — V.44. — P.357−362
  123. Seegenschmiedt M.H., Brady L.W., Sauer R. Interstitial thermoradiotherapy: review on technical and clinical aspects// Am. J. Clin. Oncol. 1990. 1. V.13.,№ 4. -P.352−363
  124. Seki T., Wakabayashi M., Nakagawa N., Imamura M., Tamai T., Nishimura
  125. A., Yamashiki N., Okamura A., Inoue K. Percutaneous microwavecoagulation therapy for patients with small hepatocellular carcinoma, i Comparison with percutaneous ethanol injection therapy// Cancer (Philadelphia). 1999. — V.85. — P.1694−1702
  126. Shi Kam N.W., O’Connell M., Wisdom J.A., Dai H. Carbon nanotubes as1 multifunctional biological transporters and nearinfrared agents for selectivecancer cell destruction// Proc. Natl. Acad. Sei. 2005. — V. 102.,№ 33. -P. 11 600−11 605
  127. Smith G.B., Pustovit V.N. Coupled multipolar interactions in clusters of1 nanoparticles with metal shells // Opt. Commun. 2002. — V. 211. — P. 197 204.
  128. Smithies D.J., Butler P.H. Modelling the Distribution of Laser Light in Port-Wine Stains with the Monte Carlo Method // Physics in Medicine and• Biology. 1995. — Vol. 40. — P. 701−733.
  129. Photobiol. 1999. — V.69. — P.708−712
  130. Song C., Wang D., Lin Y., Hu Z., Gu G., Fu X. Formation of silver nanoshells on latex spheres // Nanotechnology. 2004. — V. 15 — P. 962−965.
  131. Stern J.M., Stanfield J., Lotan Y., Park S., Hsieh J.T., Cadeddu J.A. Efficacy of laser-activated gold nanoshells in ablating prostate cancer cells in vitro // J. Endourol. 2007. — V. 21. — P. 939−943.
  132. Sultan R.A. Tumour ablation by laser in general surgery// Lasers. Med. Sci. -1990. V.5. -P.185−193
  133. Svaasand L.O., Gomer C.J., Morinelli E. On the physical rationale of laser induced hyperthermia// Lasers. Med. Sci. 1990. — V.5. -P.121−128
  134. Svaasand L.O., Norvang L.T., Fiskerstrand E.J., Stopps E.K.S., Berns M.W., Nelson J.S. Tissue Parameters Determining the Visual Appearance of Normal Skin and Port-wine Stains // Lasers in Medical Science. 1995. — Vol. 10. -P. 55−65.
  135. Takahashi H., Niidome Т., Nariai A., Niidome Y., Yamada S. Photothermal reshaping of gold nanorods prevents further cell death// Nanotechnology. -2006. V. 17. — P.4431−4435
  136. The Multiple Sphere T Matrix Fortran-90 Code Electronic resource. / D.W.
  137. Takahashi H., Niidome Т., Nariai A., Niidome Y., Yamada S. Photothermal reshaping of gold nanorods prevents further cell death// Nanotechnology. -2006. V. 17. — P.4431—4435
  138. Wang H., Kundu J., Halas N.J. Plasmonic nanoshell arrays combine surface-enhanced vibrational spectroscopies on a single substrate // Angew. Chem. Int. Ed. 2007. — V. 46. — P. 9040−9044.
  139. Warren C.W.C., Maxwell D.J., Gao X., Bailey R.E., Han М., Nie S.
  140. Luminescent quantum dots for multiplexed biological detection and imaging//
  141. Curr. Op in. Biotechnol. 2002. — V.13. — P.40—46
  142. Waterman P.C. Symmetry,: unitarity, and geometry in electromagnetic scattering // Phys. rev. D. 1971. — V.3.,№ 4. — P.825−839.
  143. Weissleder R. A clearer vision for in vivo imaging// Nat. Biotechnol. 2001. -V.19.-P.316−317
  144. Welch A.J. The thermal response of laser-irradiated tissue// IEEE J. Quantum Electron 1984.-V. 12.-P. 1471−1475
  145. West J.L., Halas N.J. Engineered nanomaterials for biophotonics applications: improving sensing, imaging, and therapeutics// Annu. Rev. Biomed. Eng. -2003.-V.5.-P.285−292
  146. Wilson B.C. The physics of photodynamic therapy// Phys. Med. Biol. 1986.- V.31. P.327−360
  147. Xia Y., Halas N.J. Shape-controlled synthesis and surface plasmonic properties of metallic nanostructures. // MRS Bull. 2005. — V.30. — P.338−348
  148. Xu H., Kail M. Modeling the optical response of nanoparticle-based surface plasmon resonance sensors // Sens. Actuators B Chem. 2002. — V. 87. — P. 244−249.
  149. Xu X., Cortie M.B. Shape Change and Color Gamut in Gold Nanorods, Dumbbells, and Dog Bones// Adv. Funct. Mater. 2006. — V.6. — P.21 702 176
  150. Xu Y.-L. Electromagnetic scattering by an aggregate of spheres // Applied optics. 1995. — V.34,№ 21. — pp. 4573−4588
  151. Xu Y.-L. Electromagnetic scattering by an aggregate of spheres: far field // Applied optics. 1997. — V.36,№ 36. — pp. 9496−9508
  152. Xu Y.-L., Gustafson Bo A.S. Experimental and theoretical results of light scattering by aggregates of spheres // Applied optics. 1997. — V.36,№ 30. -pp. 8026−8030
  153. Xu Y.-l., Khlebtsov N.G. Orientation-averaged cross sections of an aggregate of particles // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2003. — V. 78−80. — P. 1121−1137.
  154. Xu Y.-L., Scattering Mueller matrix of an ensemble of variously shaped small particles // J. Opt. Soc. Am. A. 2003. — V.20,№ 11. — pp. 2093−2105
  155. Zhao L.L., Kelly K.L., Schatz G.C. The extinction spectra of silver. nanoparticle arrays: influence of array structure on plasmon resonancewavelength and width // J. Phys. Chem. B. 2003. — V. 107. — P. 7343−7350.
  156. Zharov V.P., Galitovskaya E.N., Johnson C., Kelly T. Synergistic enhancement of selective nanophotothermolysis with gold nanoclusters: potential for cancer therapy// Lasers Surg. Med. 2005. — V.37. — P.219−226
  157. Zharov V.P., Galitovskaya E.N., Viegas M. Photothermal guidance for selective photothermolysis with nanoparticles// Proc. SPIE. 2004. — V.5319. -P.291−300
  158. Zharov V.P., Galitovsky V., Viegas M. Photothermal detection of local thermal effects during selective nanophotothermolysis// Appl. Phys. Lett.2003. V.83.,№ 24. — P.4897−4899
  159. Zharov V.P., Letfullin R.R., Galitovskaya E.N. Microbubbles-overlapping mode for laser killing of cancer cells with absorbing nanoparticle clusters// J. Phys. D. Appl. Phys. 2005. — V.38. -P.2571−81.
  160. Zhao L.L., Kelly K.L., Schatz G.C. The extinction spectra of silver nanoparticle arrays: influence of array structure on plasmon resonance wavelength and width // J. Phys. Chem. B. 2003. — V. 107. — P. 7343−7350.
  161. Zharov V.P., Mercer K.E., Galitovskaya E.N., Smeltzer M.S. Photo-thermal nanotherapeutics and nanodiagnostics for selective killing of bacteria targeted with gold nanoparticles// Biophys. J. 2006. — V.90. — P 505 619−505 627.
  162. Zou S., Janel N., Schatz G.C. Silver nanoparticle array structures that produce remarkably narrow plasmon lineshapes // J. Chem. Phys. 2004. — V. 120. — P. 10 871−10 875.
  163. Zou S., Schatz G.C. Narrow plasmonic/photonic extinction and scattering lineshapes for one and two dimensional silver nanoparticle arrays // J. Chem. Phys. 2005. — V. 121. — P. 12 606−12 612.
  164. Г. М. Распространение миллиметровых и субмиллиметровых волн в облаках: Справочник. Д.: Гидрометеоиздат, 1991. — 480 с.
  165. A.B., Богатырев В. А., Хлебцов Б. Н., Мельников А. Г., Дыкман JI.A., Хлебцов Н. Г. Золотые наностержни: синтез и оптические свойства // Коллоидный журнал. 2006. — Т. 68, № 6. — С. 25−744.
  166. А.Н. Паралельное программирование с использованием технологии ОрепМР Текст.: Учебное пособие / Антонов А. Н. М.: Изд-во МГУ, 2009. 77 с.
  167. Богатырев В. А, Дыкман JI А., Краснов Я М, Плотников В К, Хлебцов
  168. Н.Г Метод дифференциальной спектроскопии рассеянного света для исследования биоспецифических реакций в системах конъюгатов золотых наночастиц с белками или олигонуклеотидами // Коллоидныйжурнал 2002. — Т. 64. — С. 745−755.
  169. Богатырев В. А, Дыкман Л. А^ Хлебцов Б. Н., Хлебцов Н. Г. Определение среднего размера и оценка полидисперсности наночастиц золота по спектрам поглощения и рассеяния света // Оптика и спектроскопия.2004. -T. 96.-С 139−147.
  170. К., Хафмен Д. Поглощение и рассеяние света малыми частицами: Пер. с англ. М. Мир, 1986. — 664с.
  171. Дж. Статистическая оптика/ Пер. с англ. М.: Мир, 1988. — 528с.
  172. В.H., Сидько Ф. Я. Введение в оптику взвесей клеток. -Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1998. 240с.
  173. В.В., Лякин Д. В., Модель М. Д., Рябухо В. П. Низкокогерентная автокорреляционная интерферометрия рассеивающих и слоистых сред. // Компьютерная оптика. 2007. — т.31, № 3. — С.
  174. И.Л., Романов С. В., Изотова В. Ф. Влияние многократного рассеяния в дисперсных системах на поляризационные характеристики расеяного света \ Оптика и спектроскопия. 2002. — Т.92,№ 6. — с.979−982
  175. Метод Монте-Карло в атмосферной оптике / под ред. Г. И. Марчука. -М.: Наука, 1976.-283с.
  176. Оптическая биомедицинская диагностика. В 2 т. Т. 1 / Пер. с англ. под ред. В. В. Тучина. М.: ФИЗМАТ ЛИТ, 2007. — 560 с.
  177. Оптическая биомедицинская диагностика. В 2 т. Т. 2 / Пер. с англ. под ред. В. В. Тучина. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. — 560 с.
  178. А.Е. Методы математического моделирования в оптике биоткани. Учебное пособие. СПб: СПбГУ ИТМО, 2008. 103 с.
  179. И.М. Численные методы Монте-Карло. М.: Наука, 1973. -312с.
  180. Л.А. Оптические свойства наночастиц золота и серебра в связи с ' задачами биодиагностики: Дисс.канд. физ.-мат. наук. Саратов, 2007.138 с.
  181. В.В. Лазеры и волоконная оптика в биомедицинских исследованиях. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1998. — 384с.
  182. Ф. Общий курс рентгенотехники: 3 изд. М.-Л.: Энергия, 1966.- С.568
  183. .Н., Богатырев В. А., Дыкман Л. А., Хлебцов Н. Г. Спектрырезонансного светорассеяния золотых нанооболочек: эффекты• полидисперсности и ограничения длины свободного пробега электронов // Оптика и спектроскопия. 2007. Т. 102. № 2. С. 273−281.
  184. .Н., Ханадеев В. А., Хлебцов Н. Г. Коллективные плазмонные резонансы в монослое металлических наночастиц и нанооболочек // Оптика и спектроскопия. 2008. — Т. 104, № 2. — С.324−337.
  185. Н.Г. Оптика и биофотоника наночастиц с плазмонным резонансом // Квантовая электроника. 2008. — Т.38,№ 6. -С. 504−529.
  186. Н.Г. Ориентационное усреднение интегральных сечений в методе дискретных диполей // Оптика и спектроскопия. 2001. — Т. 90, №.3. -С. 468−475.
  187. Н.Г. Ослабление и рассеяние света в дисперсных системах с неупорядоченными, ориентированными и фрактальными частицами (теория и эксперимент) // Дисс. докт. физ.-мат. наук, Саратов, СГУ, 1996.- 559 с.
  188. Н.Г., Богатырев В. А., Дымкан Л. А., Хлебцов Б. Н. Золотые наноструктуры с плазмонным резонансом для биомедицинских исследований// Российские нанотехнологии. 2007. — Т.2. — С.69−86
  189. Н.Г., Мельников А. Г. Спектротурбидиметрия полидисперсных систем с учетом спектральной зависимости оптических констант // Журн. прикл. спектр. 1992. — Т. 56. — С. 435−440.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!