Как обещал, рассказываю про воспроизведение метода контраста спеклов (Laser speckle contrast imaging).

Напомню, в этом методе образец освещается когерентным светом и записывается интерференционная картина (по сути - просто изображение). По динамике изображения делается вывод о движении рассеивателей в образце: в точках, где движения нет, картина остаётся стабильной, в остальных точках всё время меняется.

Изначально планировалось за пару минут собрать установку, снять видео, обработать его и получить красивую картинку сосудов где-нибудь в руке.

Сначала проводили съёмку на камеру мобильного телефона. Рука освещалась расширенным лазерным лучом. Для обработки запилили скрипт на Python с использованием удобной библиотеки, которую сделали добрые люди. Но после обработки никаких красивых картинок сосудов и вен мы не получили!

После этого было перепробовано несколько лазерных источников, а также способов освещения и съёмки. Для ускорения процесса переключились на съёмку видео через веб-камеру, чтобы сразу получать его в скрипте и обрабатывать в реальном времени.

Однако всё оказалось не так просто. Ведь, кроме крупных сосудов, у нас на поверхности кожи есть капилляры, в которых тоже движется кровь. В результате получается, что при наведении на кожу интерференционная картина динамично меняется абсолютно везде. После обработки получается хаос, который, хотя и связан с перфузией, не даёт красивых изображений.

А чтобы всё-таки получить что-то красивое, мы в очередной раз прибегли к помощи нашего лабораторного цветка (раньше мы уже ставили на нём опыты). В результате получилось визуализировать движение в прожилках листа. Что интересно, хорошая картинка получается только при использовании лазерного диода с длиной волны 980 нм. Кому интересно - с удовольствием поделимся и техническими подробностями, и скриптом для обработки данных. Спрашивайте в комментариях.

Похожие вещи (более красивые, чем получилось у нас) можно посмотреть в этом видео. А на лекции (с другим цветком) демонстрация тоже получилась.

#эксперименты

Крылья некоторых бабочек приобретают свою окраску с помощью фотонных кристаллов. Стоп, что? 😱 Давайте разбираться.

Фотонный кристалл - это структура, в которой показатель преломления зависит от координат периодическим образом. Когда период изменения показателя преломления сравним с длиной волны света, возникают различные интересные эффекты. Простейший пример - дифракционная решётка, которая раскладывает белый свет в радугу (кто не знает, что это и как работает - обязательно почитайте).

На крыльях бабочки с блестящими синими крыльями - Morpho Rhetenor - можно найти похожую периодическую структуру. На картинках (они взяты из этой статьи) - последовательное увеличение крыла бабочки. Структура устроена чуть сложнее дифракционной решётки и эффективно фильтрует белый свет, отражая только синюю составляющую в различных направлениях. Физика этого явления рассмотрена тут.

Синие пигменты встречаются в природе относительно редко, а многие из них токсичны. Не правда ли, элегантный способ решить проблему - создать синюю окраску не с помощью пигмента, а с помощью избирательного отражения синего компонента белого света? Общее название этого явления - структурное окрашивание.

#образовательное

На крыльях ещё одной примечательной бабочки Parides Sesostris есть самые настоящие трёхмерные фотонные кристаллы. Они образованы наноразмерными отверстиями в хитине. Эти структуры отвечают за зелёный цвет пятен на крыльях, на изображении с электронного микроскопа они указаны стрелкой (см. картинку - она позаимствована из этой статьи). Более того, учёные выяснили, что данные кристаллы имеют форму гироида - структуры, которая применяется для создания искусственных фотонных кристаллов. Не правда ли, удивительно?

#образовательное

Photopharmacology IV. День 1️⃣
Что запомнилось:

Гонконг. Прекрасное место. Современный университет, шикарные виды. Видео снято во время кофе-брейка, и я специально оставил звук, чтобы можно было оценить интенсивность общения.

Участие Нобелевского лауреата. Не в каждой конференции такое встретишь. Ben Feringa получил Нобелевскую премию по химии в 2016 году за дизайн и синтез молекулярных машин. Его пленарная лекция открывала конференцию, а также он активно участвует в обсуждениях (например, в панельной дискусии - на фото он справа).

Все на одной волне. Участники конференции из узкого сообщества, связанного с фоточувствительными молекулами. Кто-то занимается синтезом и аналитическими методами, кто-то биологическими экспериментами, кто-то разработкой источников света для использования in vivo. Но эти кусочки пазла нужно собрать вместе, поэтому чувствуется живой интерес к работе друг друга.

Было приятно встретить коллег из России - из Новосибирска и из Питера. Оля, спасибо за фото с моего доклада)

#конференции

Photopharmacology IV. День 2⃣

Доклады. Сегодня были не менее интересные, чем вчера. Удалось не только послушать классиков (Petr Klán, Dirk Trauner и других), но и узнать о новых группах, с которыми мы можем сотрудничать. И почерпнуть новые идеи для развития.

Постерная сессия. Сегодня представлял постер про нашу разработку - биосовместимый полимер, способный выделять оксид азота. В рамках обсуждения нашлись исследователи, которые хотят попробовать сделать из этого материала импланты и протестировать их на животных моделях.

Близкие направления. На одном из докладов профессор из Кореи Won Jong Kim рассказывал о системе доставки NO на основе наночастиц и ещё раз подтвердил актуальность этого направления. Также многие группы работают с теми же хромофорами, что и наша лаборатория. Или с другими, но делают похожие эксперименты и испытывают такие же проблемы.

#конференции