Развитие динамической спекл-интерферометрии для изучения свойств культивированных клеток как материала биомолекулярной электроники : магистерская диссертация

Abstract

An unresolved problem in research in the field of bioelectronics is the connection between the electrical signals coming from different parts of the cell, and the processes occurring within cells. In this regard, the aim of this work was the development of the method of dynamic speckle interferometry, which allows to determine the parameters characterizing the physical processes in different parts of a single cell. Object of research is living L-41 cell culture in the form of defrosted cells precipitated on a glass substrate. Literature review on the use of cell cultures in the bioelectronic field, methods cell culture studies conducted. Optical properties of cells are shown. The theory of the method of averaging in dynamic speckle interferometry is briefly considered. Speckle interferometric installation allowing at high optical magnifications to analyze intracellular processes assembled, adjusted and tested. Attestation of samples carried by optical microscopy. Dependences of the time average digital value of the intensity from pixel number and the time inside the cells are obtained. Dependences of the correlation coefficient of speckle imaging from time for different parts of the cell found. It is shown that the method allows to detect the difference in the processes occurring in the nutrient solution (outside cells) and in cells and also in different parts of the cell.

При исследованиях в области биоэлектроники нерешенной проблемой является установление связи между электрическими сигналами, идущими из разных частей клетки, и процессами, происходящими внутри клетки. В связи с этим, целью работы являлось развитие метода динамической спекл-интерферометрии, позволяющего определять параметры, характеризующие физические процессы в разных частях одной клетки. Объектом исследований являлась живая клеточная культура Л-41 в виде размороженных клеток, посаженных на стеклянную подложку. Проведен литературный обзор работ по использованию клеточных культур в области биоэлектроники, методам исследования клеточных культур, приведены оптические свойства клеток. Кратко рассмотрена теория метода усреднения в динамической спекл-интерферометрии. Собрана, налажена и апробирована спекл-интерферометрическая установка, позволяющая при больших оптических увеличениях анализировать процессы, происходящие внутри клеток. Проведена аттестация образцов методом оптической микроскопии. Получены зависимости среднего по времени цифрового значения интенсивности от номера пикселя и от времени внутри клетки. Для разных участков клетки найдены зависимости коэффициента корреляции спекловых изображений от времени. Показано, что метод позволяет обнаруживать различие в процессах, происходящих в питательном растворе (вне клетки) и в клетке, а также в разных частях клетки.