Оптические методы исследования и воздействие излучением оптического диапазона на биологические объекты. Элементы физики атомов и молекул.

1 минута

Введение

Фотопроцессы в биологических системах сопровождаются возникновением электронно-возбужденных состояний молекул. Электронно-возбужденные состояния молекул характеризуются энергией и временем жизни. Молекула не может долго находится в электронно-возбужденном состоянии и переходит в основное состояние с испусканием кванта света. Испускание света молекулой (люминесценция) происходит за время более длительное, чем время поглощения света молекулой (10^-15 с)

Вопрос 1. 10 минут

1. Ультрафиолетовое излучение. Первичные механизмы действия ультрафиолетового излучения на биологические объекты.

Электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между фиолетовой границей видимого света (= 400 нм) и длинноволновой частью рентгеновского излучения (= 10 нм), называют ультрафиолетовым (УФ).

В медицине находит применение УФ, длинна волны которого выше 200 нм.

Уф условно делится на три области

С (200280 нм).

В (280315нм)

А (315400нм)

Значительная доля излучения накаленных твердых тел при высоких температурах - УФ-излучение. Если максимум светимости нагретого тела находится в УФ области спектра, то температура этого тела больше 7000 К. Т. е. в обычных условиях нагре0тые тела не могут служить эффективными источниками УФ-излучения.

Мощным источником УФ-излучения является Солнце, 9% излучения которого на границе земной атмосферы составляет УФ.

Для практических целей в качестве источников УФ-излучения используют электрический разряд в газах и парах металлов. Такое излучение характеризуется линейчатым спектром.

Энергия кванта света УФ-излучения достаточна для перевода атома или молекулы в электронно-возбужденное состояние. Максимумы спектров поглощения сложных биологических молекул лежат именно в области УФ (рис.3.1). Избыточная энергия атома или молекулы в электронно-возбужденном состоянии тратится либо на химические реакции молекулы, либо на люминесценцию.

Рис. 1.

Спектры поглощения и флюоресценции некоторых биологически важных соединений. Сплошные кривые – оптическая плотность, кривые пунктиром – интенсивность флюоресценции.

Работа люминесцентных микроскопов основана на интенсивной флюоресценции (видимая область спектра) некоторых биологических объектов, поглощаемых свет в УФ. Основное применение УФ-излучения в медицине связано со свойством УФ вызывать фотохимические процессы. УФ (области В и А) обладает антирахитным действием, так как фотохимическим путем образует витамин Д из его провитамина (спектр поглощения лежит в областях А и В УФ). Эти же области УФ играют важную роль в образовании пигмента, который придает коже коричневую окраску. Излучение области С УФ вызывает разрушение биологически важных молекул, поэтому используется в медицине в качестве бактерицидного фактора. Это свойство используют для предотвращения распространения заразных болезней и стерилизации помещения, в котором проводятся микробиологические работы. УФ может быть при избыточном воздействии причиной конъюнктивита (область С) и рака (область В).

Измерение УФ-излучения в основном осуществляется фотоэлектрическими приёмниками: фотоэлементами, ФЭУ. Индикаторами УФ света являются люминесцирующие вещества и фотопластинки.

Источником УФ-излучения, применяемого для лечебных и профилактических целей, являются специальные газоразрядные лампы: ртутно-кварцевые, бактерицидные и другие.