Details

Цель работы – анализ свойств биомолекулярных пленок оптическими методами, выявление взаимосвязи измеренных параметров. Для достижения поставленной цели был проведён обзор оптических методов исследования, обоснован выбор поляриметрии и спектральной оптической когерентной томографии (ОКТ). Систематизированы физико-химические параметры биопленок, подлежащие количественной оценке; обоснован выбор модельных биомолекул и разработана методика формирования биомолекулярных пленок на твердых подложках. Разработаны лабораторные установки и методика комплексных измерений, создан алгоритм обработки экспериментальных оптических данных. Изготовлены 10 биомолекулярных плёнок, для которых поляриметрическим методом определены степень остаточной поляризации, дихроизм и фазовая задержка, а методом ОКТ (с применением фазовой обработки интерференционных сигналов) измерена толщина плёнок в диапазоне 1,5–4 мкм. Установлено, что дихроизм и фазовая задержка возрастают с увеличением расстояния напыления и (для аланина) с ростом концентрации. Триптофан демонстрирует слабую зависимость от технологических параметров. Выявлена обратная корреляция между толщиной плёнки и величинами дихроизма и фазовой задержки: более тонкие плёнки являются более анизотропными и упорядоченными. Для записи сигналов и регистрации изображений применялась среда LabVIEW, для обработки данных – MATLAB.

Objective of the work is to analyze the properties of biomolecular films by optical methods and to identify correlation between the measured parameters. To achieve this objective, a review of optical measurement methods was carried out, and the choice of polarimetry and spectral optical coherence tomography (OCT) was justified. The physicochemical parameters of biofilms to be quantitatively assessed were systematized; the choice of model biomolecules was justified, and a procedure for forming biomolecular films on solid substrates was developed. Laboratory setups and a procedure for comprehensive measurements were developed, and an algorithm for processing experimental optical data was created. Ten biomolecular films were fabricated. For these films, the degree of residual polarization, dichroism and phase retardation were determined by polarimetry, while the film thickness in the range of 1.5–4 μm was measured by OCT (using phase processing of interference signals). It was found that dichroism and phase retardation increase with increasing deposition distance and (for alanine) with increasing concentration. Tryptophan shows a weak dependence on the technological parameters. An inverse correlation between film thickness and the values of dichrosm and phase retardation was revealed: thinner films are more anisotropic and ordered. The LabVIEW environment was used for signal acquisition and image recording, and MATLAB was used for data processing.