Методы изучения наноструктур . Изучение формы и размера обьекта

состояния с низшей энергией (основного) впервое, второе, третье и т.д.  

возбужденное электронное состояние вплоть до того момента, когда 

энергиявозбужденного электрона превысит потенциал ионизации - в этом случае происходит "отрыв" электрона отмолекулы, ионизация. При этом различным электронным состояниям могут соответствовать различные равновесные конфигурации ядер (см. подробнее в статье электронно-колебательная спектроскопия).Аналогичным образом, при переходе электронов с какого-либо возбужденного уровня на уровень с болеенизкой энергией происходит  

испускание фотона.

Для большинства молекул длины волн, соответствующие электронным 

переходам, простираются от областивидимого света до ультрафиолетового 

(УФ) диапазона, откуда и пошло второе название метода - УФ-спектроскопия.

Электронная спектроскопия позволяет с высокой точностью определять 

наличие в молекулах определенныхструктурных групп (называемых 

хромофорными), для которых хорошо изучены характеристические электронные спектры. Метод абсорбционной электронной спектроскопии 

является очень чувствительным ипозволяет получать отчетливые полосы 

поглощения даже при небольшой концентрации исследуемоговещества. 

Из-за этого он чаще используется для качественного анализа строения молекул,  

хотя может бытьиспользован и для количественного анализа по коэффициенту экстинкции ?(обычно в расчете на мольвещества).  Благодаря высокой чувствительности электронной спектроскопии, регистрация спектров при однократномпрохождении света через кювету получиладостаточно большое распространение в качестве одногоиз главных методов экспресс-анализа проб вещества на химическом производстве. Для более точногоанализа строения вещества данные электронной спектроскопии должны бытьдополнены результатамиисследования колебательных спектров.[6]

 

 

7. Магнитно-резонансная томография (МРТ).

 

Магнитно-резонансная томография (МРТ) представляет собой высокоинформативный неинвазивный метод диагностики заболеваний, применяемый для обследования практически всех типов тканей, в том числе головного мозга, позвоночника и внутренних органов. Однако несмотря на то, что данная технология развивается на протяжении вот уже 50 лет, спектральное разрешение получаемых при помощи МРТ снимков зачастую оказывается недостаточным для постановки точного диагноза. Американские исследователи, проводившие эксперименты под руководством Роберта Уинда, утверждают, что нашли способ решения проблемы. Ученые, в частности, предлагают вращать пациента в процессе томографии под так называемым "магическим углом". Дело в том, что при вращении объекта, наклоненного на 54,7 градуса по отношению к магнитному полю, спектральное разрешение снимков многократно повышается. Причем о существовании "магического угла" было известно еще несколько десятилетий назад. Однако основная сложность заключается в том, что частота вращения должна составлять несколько тысяч оборотов в секунду. Понятно, что живой организм выдержать подобную нагрузку не в состоянии. Вместе с тем, замедление скорости вращения приводит к появлению большого количества помех. Именно эти артефакты и научились устранять исследователи Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории США. Как выяснилось, избавиться от шумов можно посредством пульсирующих радиоволн. Методика, названная "магнитно-резонансной спектроскопией под магическим углом", позволяет примерно в десять раз улучшить спектральное разрешение при вращении с частотой от одного до трех оборотов в секунду. Тем не менее, даже при такой скорости вращения проводить исследования на живых организмах, не говоря уже о человеке, практически невозможно. Впрочем, ученые считают, что, в перспективе, можно будет создать установку, в которой будет вращаться не исследуемый объект, а само магнитное поле. [7]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Фотоэлектронной спектроскопиия.

 

Определение

разновидность фотоэлектронной спектроскопии, в которой для возбуждения 

фотоэлектронов используетсярентгеновское излучение, и которая служит для 

зондирования глубоких (остовных) электронных уровней.

Описание

Лабораторные источники для РФЭС -это рентгеновские трубки, в которых рентгеновское излучениесоздается 

бомбардировкой мишени высокоэнергетическими электронами. 

Обычные материалы мишени это Mg и Al, обеспечивающие излучение сэнергией фотонов 1253,6 эВ и 1486,6 эВ, соответственно. Посколькувероятность фотоэмиссии максимальна при энергии фотонов, близкой к порогу ионизации, и быстроуменьшается, когда энергия фотонов значительно превосходит энергию связи электрона, РФЭС - это методисследования глубоких остовных уровней. В спектрах РФЭС остовные уровни проявляют себя в виде острыхпиков. Энергетическое положение 

пиков дает информацию о том, какие химические элементы присутствуютв образце, а также об их химическом окружении, которое проявляется в так 

называемых химических сдвигах -смещениях положения пика на величину от 1 до 10 эВ при образовании 

химической связи. Интенсивностьпика дает информацию о концентрации 

данного элемента в образце, поэтому РФЭС наиболее частоиспользуется для 

анализа химического состава образцов.   
Альтернативное название метода - электронная спектроскопия для химического анализа (ЭСХА) - быловведено основателем метода К.И. Зиебаном (K.M. Siegbahn), получившим в 1981 году Нобелевскую премиюпо физике "за вклад в развитие 

высокоразрешающей электронной спектроскопии". В настоящее времятермин ЭСХА  широко уже не используется. [8]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9. Масс-спектрометрия.

Масс-спектрометрия - это физико-химический метод измерения отношения массы ионов к их заряду. Приборы, которые используются в этом методе, называются масс-спектрометрами или масс-спектрометрическими детекторами, они имеют дело с материальным веществом, состоящим, как известно, из мельчайших частиц - молекул и атомов.  
 
Масс-спектрометры устанавливают молекулярную массу вещества, ее атомарный и изотопный состав, а также пространственную структуру расположения атомов.  
 
Как аналитический метод масс-спектрометрия обладает исключительно высокой чувствительностью и позволяет обнаруживать следовые количества органического вещества в больших объемах газов и жидкостей, а также в биологических системах. С помощью масс-спектрометрии можно изучать превращения вещества в процессе химической реакции, что существенно для установления ее механизмов.  
 
Значительное отличие масс-спектрометрии от других аналитических физико-химических методов заключается в том, что оптические, рентгеновские и некоторые другие методы детектируют излучение или поглощение энергии молекулами или атомами (например, такие методы, как ИК-, УФ-, КР- и ЯМР), а масс-спектрометрия имеет дело с самими частицами вещества, и в отличие от вышеуказанных методов, является деструктивным методом анализа, т.е. из образующихся при разрушении молекулы ионов исходная молекула регенерироваться не может. Метод масс-спектрометрии основан на ионизации молекул, разделении ионов в газовой фазе, которое происходит в зависимости от соотношения их массы и заряда, и регистрации разделенных ионов. 

Для представления масс-спектральных данных часто пользуются графиками, называемыми масс-спектрами.  
 
Масс-спектр - это распределение заряженных частиц по их интенсивностям в соответствии с отношениями их масс к зарядам. Следовательно, первое, что надо сделать для того, чтобы получить масс-спектр, перевести нейтральные молекулы и атомы, составляющие любое органическое или неорганическое вещество, в заряженные частицы - ионы. Этот процесс называется ионизацией и осуществляется различными способами. [9]

 

 

 

 

 

 

10. Рамановская спектроскопия.

 

Рамановская спектроскопия — вид спектроскопии, в основе которой лежит способность исследуемых систем (молекул) к неупругому (рамановскому или комбинационному) рассеянию монохроматического света.

Принцип работы

Суть метода заключается в том, что через образец исследуемого вещества пропускают луч с определенной длиной волны, который при контакте с образцом рассеивается. Полученные лучи с помощью линзы собираются в один пучок и пропускаются через светофильтр, отделяющий слабые (0,001 % интенсивности) рамановские лучи от более интенсивных (99,999 %) рэлеевских. «Чистые» рамановские лучи усиливаются и направляются на детектор, который фиксирует частоту их колебания. [10]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11. Молекулярные  методы, основанные на амплификации нуклеиновых кислот (метод ПЦР).

 

Эти методы стали переломным этапом в развитии микробиологической диагностики. В качестве мишени они используют уникальный для данного возбудителя короткий участок ДНК или РНК. Этот специфический участок генома распознается с помощью специфических олигонуклеотидных праймеров (затравок) и многократно копируется (амплифицируется) комплексом ферментов. Накопление такого продукта свидетельствует о положительном результате и происходит в геометрической прогрессии, по экспоненте. В результате даже при наличии минимального исходного количества возбудителя – теоретически одной копии его генома – в процессе 1–2 ч амплификации происходит накопление продукта реакции, превышающее исходное количество фрагментов генома в миллионы и миллиарды раз.

Методы диагностики микроорганизмов на основе амплификации нуклеиновых кислот обладают наибольшей аналитической чувствительностью, что позволяет обнаружить даже минимальное количество микроорганизмов в исследуемом материале. Специфичность реакции определяется олигонуклеотидными праймерами – короткими (18–30 оснований), искусственно синтезируемыми молекулами РНК. Праймеры разрабатываются на основе информации о структуре генома возбудителя таким образом, чтобы обеспечить их взаимодействие со строго специфичным участком генома целевой бактерии. [11]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Биотехнология в медицине

В медицине биотехнологические приемы и методы играют ведущую роль при

создании новых биологически активных веществ и лекарственных препаратов,

предназначенных для ранней диагностики и лечения различных заболеваний.

Антибиотики — самый большой класс фармацевтических соединений, получение

которых осуществляется с помощью микробиологического синтеза. Созданы

генноинженерные штаммы кишечной палочки, дрожжей, культивируемых клеток

млекопитающих и насекомых, используемые для получения ростового гормона,

инсулина и интерферона человека, различных ферментов и противовирусных

вакцин. Изменяя нуклеотидную последовательность в генах, кодирующих

соответствующие белки, оптимизируют структуру ферментов, гормонов и антигенов

(так наз. белковая инженерия). Важнейшим  открытием явилась разработанная  в

1975 Г. Келером и С. Мильштейном  техника использования гибридом  для получения

моноклональных антител желаемой специфичности. Моноклональные антитела

используют как уникальные реагенты, для диагностики и лечения различных

заболеваний.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 

1. Авторы

• Зотов Андрей Вадимович, д.ф.-м.н.
• Саранин Александр Александрович, д.ф.-м.н.

Ссылки

1. Введение в физику поверхности: Пер. с англ. / Оура Кендзиро, Лифшиц В.Г., Саранин А.А., Зотов А.В.,Катаяма М. - М. Наука, 2006. - 490 с.
2. Meyer E. et al. Scanning Probe Microscopy: The Lab on a Tip. - Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2003 - 210 p.

2. Авторы

• Зотов Андрей Вадимович, д.ф.-м.н.
• Саранин Александр Александрович, д.ф.-м.н.

Ссылки

1. Введение в физику поверхности: Пер. с англ. / Оура Кендзиро, Лифшиц В.Г., Саранин А.А., Зотов А.В.,Катаяма М. - М. Наука, 2006. - 490 с.

3. Авторы

• Зотов Андрей Вадимович, д.ф.-м.н.
• Саранин Александр Александрович, д.ф.-м.н.

Ссылки

1. British standart BSI - PAS133:2007 Terminology for nanoscale measurement and instrumentation

4. http://www.medical-enc.ru/11/lumen_microscopy.shtml

5. Авторы

• Лурье Сергей Леонидович, к.ф.-м.н.

Ссылки

1. Пентин Ю.А., Вилков Л.В. Физические методы исследования в химии. - М.: Мир, 2006. - 683 с.

6. АвторыЛурье Сергей Леонидович, к.ф.-м.н. Ссылки

Пентин Ю.А.,Вилков Л.В."Физические методы исследования в химии". М. "Мир" 2006 - 683 с.

7. http://compulenta.computerra.ru/archive/biotechnology/155329/

8. Авторы

• Зотов Андрей Вадимович, д.ф.-м.н.
• Саранин Александр Александрович, д.ф.-м.н.

Ссылки

1. Оура К. и др. Введение в физику поверхности/Оура К., Лифшиц В.Г., Саранин А.А. под ред. Сергиенко В.И.-М.:Наука, 2006.- 490 с.

9. http://medbe.ru/materials/problemy-i-metody-biotekhnologii/mass-spektrometriya-v-biotekhnologii/

Авторы: Н.А. Воинов, Т.Г. Волова 

• 10. John Ferarro. Introductory Raman spectroscopy. — Academic press, 2003. (англ.)
• Ewen Smith, Geoffrey Dent. Modern Raman spectroscopy — A practical approach. — John Wiley & Sons, LTD, 2005

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%E0%EC%E0%ED%EE%E2%F1%EA%E0%FF_%F1%EF%E5%EA%F2%F0%EE%F1%EA%EE%EF%E8%FF

11. http://mibio.ru/contents.php?id=2768