Разработка методов идентификации и транспортировки препаратов и вакцин IN VITRO и IN VIVO на основе оптического резонанса в микро и нано частицах (заключительный) / научные руководители: В. А. Саечников, Э. А. Чернявская

Abstract

Объектами исследования являются растворы биологических соединений, включая глюкозу, витамины, белки, фантомы крови, бактерий и штаммов вирусов, лекарственные препараты. Цель исследования – разработка методики получения оптического резонанса мод шепчущей галереи (МШГ) в диэлектрических микро и наносферах, помещенных в жидкую среду, выбор оптимальной схемы возбуждения и регистрации резонанса, оценка чувствительности метода по изменению показателя преломления окружающей микросферу среды и проведение экспериментов по определению изменения концентрации растворенных молекул, лекарственных препаратов, вакцин. В результате выполнения работы: Экспериментально обнаружен эффект изменения формы спектров оптического резонанса мод шепчущей галереи (МШГ) в кварцевых и полимерных микросферах, находящихся в растворах биологических молекул. Обнаруженный эффект принят за основу новой методики обнаружения и идентификации биомолекулярных соединений, а также микро/нано частиц в качестве фантомов бактерий и вирусов. Оценка чувствительности методики по изменению показателя преломления окружающей микросферу среды дала величину на уровне 0.00058 RIU. Получены экспериментальные зависимости спектров оптического резонанса МШГ в диэлектрических микросферах от компонентного состава растворов, моделирующих плазму крови и содержащих индикаторы паталогии и фантомы вирусов. Продемонстрирована возможность и целесообразность использования нейросетевых технологий для обработки и интерпретации данных, полученных при помощи биосенсора, использующего оптический резонанс МШГ. При этом классификаторы на основе вероятностной нейронной сети и многослойного персептрона обеспечивают правильную классификацию исследуемых биологических соединений с вероятностью до 97.3%. Предложенную неинвазивную методику идентификации хромофоров биологической ткани in vivo на основе многочастотной спектроскопии и методику диагностики биологических соединений, включая микро- и нано частицы, вирусы на основе оптического резонанса мод шепчущей галереи в

4 кварцевых и полимерных микросферах, а также нейросетевой классификатор для обработки информации можно использовать при создании миниатюрных (lab-on-chip) биосенсоров и диагностических информационно-измерительных средств для персонализированной медицины.