Н. Г. Чернышевского Физический факультет утверждаю проректор сгу по умр е. Г. Елина " " 2011 г. Рабочая программа

Вид материала

Рабочая программа

Содержание Часть IV. Основы фотомедицины ) Современные проблемы фототерапии. Фототерапевтические и хирургические технологии 5. Образовательные технологии Наполнение объема часов самостоятельной работы Порядок выполнения и контроля самостоятельной работы студентов

Подобный материал:

• Н. Г. Чернышевского Физический факультет утверждаю проректор по умр профессор, 189.39kb.
• Н. Г. Чернышевского Физический факультет утверждаю проректор сгу по учебно-методической, 143.27kb.
• Н. Г. Чернышевского Физический факультет утверждаю проректор сгу по учебно-методической, 149.05kb.
• Н. Г. Чернышевского Физический факультет утверждаю проректор сгу по учебно-методической, 219.35kb.
• Н. Г. Чернышевского Физический факультет утверждаю проректор сгу по учебно-методической, 219.56kb.
• Н. Г. Чернышевского Физический факультет утверждаю проректор сгу по учебно-методической, 229.8kb.
• Н. Г. Чернышевского Физический факультет утверждаю проректор сгу по учебно-методической, 219.29kb.
• Н. Г. Чернышевского Физический факультет утверждаю проректор сгу по учебно-методической, 217.53kb.
• Н. Г. Чернышевского Физический факультет утверждаю проректор сгу по учебно-методической, 233.64kb.
• Н. Г. Чернышевского Физический факультет утверждаю проректор сгу по учебно-методической, 193.22kb.

Часть III. Фотобиология (7 семестр, 36- лекции, 18 - практика )

1. Взаимодействие света с веществом. Характеристики светового излучения (длина волны, частота, волновое число, энергия кванта и одного моля фотонов, поток излучения, плотность потока (интенсивность), энергетическая облученность, энергетическая экспозиция). Взаимодействие света с объектом. Коэффициенты отражения, поглощения, пропускания. Закон Бугера – Ламберта – Бэра. Молярный коэффициент поглощения. Причины отклонений от закона Б. - Л. – Б. Спектры пропускания и спектры поглощения. Связь спектров поглощения с химическим строением молекул биологически важных веществ. Комплексы с переносом заряда. Молекулярный механизм поглощения света. Внутримолекулярные фотофизические процессы. Энергетическая диаграмма. Синглетные и триплетные состояния. Излучательные и безызлучательные переходы. Люминесценция. Флуоресценция и фосфоресценция. Спектры люминесценции. Законы люминесценции. Квантовый и энергетический выход, время жизни возбужденного состояния. Статическое и динамическое тушение флуоресценции. Применение люминесцентных методов в биофизике.
   

2. Общая характеристика фотохимических реакций. Фотохимический этап фотобиологического процесса. Изменение свойств молекул в электронно-возбужденном состоянии. Основные закономерности фотохимии. (Закон Гротгуса-Дрейпера. Правило взаимозаместимости Бунзена-Роско. Закон фотохимической кинетики Вант-Гоффа. Закон квантовой эквивалентности Эйнштейна.) Квантовый выход фотохимической реакции. Спектр фотохимического действия. Типы фотохимических реакций, протекающих в биологических объектах (фотораспад, фотоперегруппировка, фотоприсоединение, фотоперенос электрона, фотоперенос иона водорода). Первичные фотопродукты и методы их изучения.
   
3. Систематика фотобиологических процессов и их стадий. Систематизация фотобиологических процессов с энергетической и биологической точек зрения. Стадии фотобиологических реакций. Спектр действия (фотобиологический), эффективность света. Сенсибилизированная флуоресценция, синглет-синглетный перенос энергии электронного возбуждения (электронное индуктивно-резонансное взаимодействие молекул). Условия переноса, правила Ферстера. Методы исследования миграции энергии. Триплет-триплетный перенос энергии электронного возбуждения (электронное обменно-резонансное взаимодействие молекул). Использование индуктивно-резонансного переноса энергии в биофизических измерениях.
   
4. Фотосинтез. Схема первичных процессов фотосинтеза. Строение фотосинтетического аппарата зеленых растений. Миграция энергии. Фотосистема I и фотосистема II, транспорт электронов. Фотофосфорилирование. Эффективность запасания энергии в световой стадии. Представление о цикле Кальвина. Особенности фотосинтеза у бактерий.
   
5. Фотохимические повреждения важнейших биологических молекул. Действие УФ излучения на нуклеиновые кислоты (фотодимеризация тиминовых оснований, фотогидратация, сшивка ДНК-белок, однонитевые разрывы). Восстановление при фотохимическом повреждении. Фотоинактивация ферментов, роль отдельных хромофоров; фотохимические превращения в аминокислотах и белках. Действие УФ излучения на липиды, цепное свободнорадикальное окисление мембранных липидов.
   
6. Фотосенсибилизированные реакции.
   

Систематика фотосенсибилизированных реакций. Реакции, не нуждающиеся в кислороде( фотоприсоединение псоралена к ДНК). Фотодинамические процессы, структура фотодинамических красителей. Фотодинамические реакции с участием синглетного кислорода. Кинетический анализ реакций фотосенсибилизированного окисления.

7. Фотофизика и фотохимия зрительной рецепции. Устойство глаза. Глаз как оптический прибор. Строение палочек и колбочек. Зрительные пигменты, цветовое зрение, родопсин. Цис-транс-фотоизомеризация ретиналя., фотопревращения родопсина. Реализация фотопревращений родопсина в рецепторный сигнал. Фотоповреждения глаз.
   
8. Биохемилюминесценция. Механизм хемилюминесцентных реакций в растворах. Свойства возбужденных продуктов химических реакций. Хемилюминесценция и «активный кислород». Хе6милюминесценция при перикисном окислении липидов. Аналитическое применение биохемилюминесценции.
   

Часть IV. Основы фотомедицины )


Основные понятия фотомедицины.

Что такое фотомедицина. Исторический экскурс.

Применение методов оптической биофизики в биомедицине

Методы оптической биомедицинской диагностики – оптическая биопсия и томография

Методы лазерной и фототерапии – фотодинамическая терапия, фототермическая терапия и низкоинтенсивная лазерная терапия

Лазерная абляция биотканей и лазерная хирургия клеток

Современные проблемы фототерапии.

Современные проблемы фототерапии. Фотосенсибилизаторы нового поколения.

Диагностические методы в фотомедицине

Прижизненная цитометрия

Измерители скорости кровотока и лимфотока

Оптические оксиметры

Измерение содержания глюкозы в крови и тканях

Диагностика рака

Биосенсоры и маркеры


Фототерапевтические и хирургические технологии

Фотодинамическая терапия (ФДТ) рака и воспалительных заболеваний

Бактерицидные эффекты света

Фотохимиотерапия псориаза

Селективный фототермолиз

Фракционное лазерное воздействие

Фотосенсибилизированное оптическое воздействие на ткани и клетки

Фототепловое лечение рака

Лазерная абляция, сверление, сваривание, моделирование ткани

Медицинские системы, эндоскопические, ПУФА терапии, ФДТ, применяемые в дерматологии и стоматологии

Применения в косметологии, лечение угревой сыпи, удаление волос, омоложение кожи.


5. Образовательные технологии

При реализации данной дисциплины используются следующие виды учебных занятий: лекции, консультации, лабораторные работы и самостоятельная работа студента. В рамках лекционных занятий предусмотрено использование мультимедийных средств, а также широкое применение активных форм учебного процесса: разбор конкретных ситуаций, оценка результатов применения отдельных моделей, обсуждение данных литературных источников.


6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.


Наполнение объема часов самостоятельной работы предусмотрено в виде:

- выполнения рефератов

- изучения теоретического материала по конспектам лекций и рекомендованным учебным пособиям, монографической учебной литературе;

- изучения теоретического материала по методическим руководствам к лабораторным работа по дисциплине;

- выполнения комплекса экспериментальных, расчетных и графических заданий по разделам дисциплины в процессе выполнения лабораторных работ по дисциплине.


Порядок выполнения и контроля самостоятельной работы студентов:

- предусмотрена еженедельная самостоятельная работа обучающихся по изучению теоретического лекционного материала; контроль выполнения этой работы предусмотрен на экзамене по данной дисциплине;

- изучение ряда вопросов теоретического материала по методическим руководствам к лабораторным работам по дисциплине на практических лабораторных занятиях.


Темы рефератов:

1. Оптические свойства крови
   
2. Строение эпителиальной ткани и ее оптические свойства
   
3. Цвет в живой природе
   
4. Вода и ее роль в живых организмах
   
5. Лазерная хирургия живой клетки
   
6. Фототоксические и фотоаллергические эффекты.
   
7. Фотоиммунология.
   
8. Использование низкоинтенсивных и высокоинтенсивных лазеров и светодиодов в медицине.
   
9. Эндогенные и экзогенные фотосенсибилизаторы в фототерапии.
   
10. Селективный лазерный термолиз и области его применения.
    
11. Фотосенсибилизаторы нового поколения.
    
12. Успехи и проблемы современной фотомедицины.
    
13. История развития фотомедицины
    

Темы устных выступлений:

1. Нанотехнологии в фотомедицине.
   
2. Светолечение кожных заболеваний.
   
3. Что такое загар? Польза и вред искусственного загара.
   
4. Фототоксические и фотоаллергические эффекты в организме.
   
5. Защитные реакции организма на УФ излучение.
   
6. Фототерапия рака.
   
7. Лечение инфекционных заболеваний с помощью света.
   
8. Почему свет губит бактерии?
   

Список контрольных вопросов по освоению основных понятий и положений дисциплины:


Часть I.

1. Естественные и искусственные источники электромагнитного излучения.
   
2. Поляризация молекул в электрическом поле.
   
3. Вещество в магнитном поле.
   
4. Диэлектрический нагрев.
   
5. Зависимость диэлектрической проницаемости биологической ткани от частоты.
   
6. Поглощение СВЧ–энергии в биологическом объекте.
   
7. Мембранный транспорт.
   
8. Электрическая проводимость.
   
9. Структура и свойства воды.
   
10. О резонансном поглощении микроволн.
    
11. Механизмы взаимодействия ЭМИ с биологическими объектами.
    
12. СВЧ- термометрия.
    
13. Метод диэлектрической радиоспектроскопии.
    

Часть II.

1. Сформулируйте предмет изучения оптической биофизики.

2. Опишите шкалу электромагнитных волн с точки зрения биофизических эффектов, возникающих в организме при взаимодействии излучения с живыми объектами.

3. Сформулируйте основные задачи и проблемы современной биофизики неионизирующего излучения.

4. Опишите строение глаза как оптической системы.

5. Объясните особенности поглощения света биотканями и клетками.

6. Назовите основные молекулы-поглотители в живых системах.

7. Сформулируйте первый фотобиологический закон.

8. Что такое спектры фотобиологического действия.

9. Что собой представляют простейшие оптические модели биологических тканей и клеток.

10. Качественно объясните цвет кожи человека.

11. Сформулируйте достоинства и недостатки оптической томографии.

12. Объясните причины формирования спеклов при отражении когерентного света от биологических объектов.

13. Что такое оптическая биопсия.

14. Сформулируйте принципы фотодинамической терапии.

15. Сформулируйте принципы фототермической терапии.

16. Сформулируйте достоинства лазерной хирургии.


Часть III.

1. Расскажите о систематизации фотобиологических процессов с энергетической и биологической точек зрения.
   

2. Перечислите характерные стадии фотобиологических процессов в соответствии с последовательностью их протекания.
   

3. Расскажите о внутримолекулярных фотофизических процессах. (Энергетическая диаграмма (диаграмма Яблоньского). Излучательные и безызлучательные переходы. Синглетные и триплетные состояния. Интеркомбинационная конверсия.)
   

4. Дайте определение юминесценции, перечислите ее основные феноменологичексие закономерности. Дайте определение спектра флуоресценции, спектра возбуждения флуоресценции, квантового выхода, времени жизни возбужденного состояния.
   

5. Что такое миграция энергии электронного возбуждения? Опишите Характерные особенности индуктивно-резонансного механизма и обменно-резонансного механизма переноса энергии.
   

6. Как изменяются химические свойства молекул при возбуждении? Приведите основные типы фотохимических реакций. Фотохимический и фотобиологический спектр действия.
   

7. Опишите цис-транс-фотоизомеризацию ретиналя, фотопревращения родопсина, возникновение рецепторных потенциалов.
   

8. Приведите основные формы фотоповреждения нуклеиновых кислот ультрафиолетовым излучением. Репарация при фотохимическом повреждении.
   

9. Расскажите о фотохимических аспектах УФ повреждения белков. Как экспериментально определить квантовый выход фотоинактивации фермента?
   

10. Действие ультрафиолетового излучения на мембранные липиды.
    

11. Приведите систематику фотосенсибилизированных реакций. Какие два типа кислородозависимых реакций Вам известны?.
    

12. Сформулируйте основные закономерности фотохимии. (Закон Гротгуса-Дрейпера. Правило взаимозаместимости Бунзена-Роско. Закон фотохимической кинетики Вант-Гоффа. Закон квантовой эквивалентности Эйнштейна.)
    

13. Сформулируйте условия условия индуктивно-резонансного переноса энергии в форме правил Ферстера.
    

14. Приведите не менее трех примеров использования индуктивно-резонансного переноса энергии в биофизических измерениях.
    

15. На примере молекул с системой сопряженных двойных связей проанализируйте зависимость положении максимума полосы поглощения от размера системы.
    

16. Опишите систему транспорта электронов между фотосистемами II и I.
    

17. Приведите примеры аналитического использования биохемилюмнесценции.