Μελέτη της αλληλεπίδρασης της ακτινοβολίας laser με  κύτταρα και  λιποσώματα μέσω της χρήσης οπτικών λαβίδων

Νάτση, Δήμητρα; Natsi, Dimitra

dc.contributor.author	Νάτση, Δήμητρα	el
dc.contributor.author	Natsi, Dimitra	en
dc.date.accessioned	2023-04-03T11:06:16Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/57480
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.25177
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Ιατρική φυσική	el
dc.subject	Λέιζερ	el
dc.subject	Οπτική παγίδα	el
dc.subject	Optical tweezers	en
dc.subject	Liposomes	en
dc.subject	Λιποσώματα	el
dc.subject	Κύτταρα	el
dc.subject	Lasers	el
dc.title	Μελέτη της αλληλεπίδρασης της ακτινοβολίας laser με κύτταρα και λιποσώματα μέσω της χρήσης οπτικών λαβίδων	el
dc.title	Study of laser radiation interaction with cells and liposomes by using optical tweezers	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	lasers-medical physics	en
heal.dateAvailable	2024-04-02T21:00:00Z
heal.language	el
heal.access	embargo
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-03-06
heal.abstract	Η οπτική παγίδευση αποτελεί ένα σηµαντικό εργαλείο µε εφαρµογές σε διάφορους τοµείς όπως η ιατρική, η βιολογία, η µικροηλεκτρονική και η βιοµηχανία. Το φαινόµενο της οπτικής παγίδευσης βασίζεται σε φαινόµενα πίεσης ακτινοβολίας και αποτελεί την ακινητοποίηση ενός σωµατιδίου της τάξης των νανοµέτρων (nm), όταν αυτό βρεθεί υπό την επίδραση µιας φωτεινής δέσµης. Επίσης, η οπτική παγίδευση είναι μια μη-επεμβατική μέθοδο, η οποία μας επιτρέπει τη παγίδευση και το χειρισμό νανοσωματιδίων με την χρήση μιας ισχυρά εστιασμένης δέσμης λέιζερ. Σ’ αυτήν τη διπλωµατική εργασία έγινε προσπάθεια για σύγκριση των πειραματικών τιμών της εγκάρσιας συνιστώσας Fx και της αποδοτικότητας της οπτικής παγίδας λιποσωμάτων με τις τιμές που προκύπτουν από θεωρητική προσομοίωση μέσω του υπολογιστικού προγράμματος ComsolMultiphysics. Για τη μέτρηση των οπτικών δυνάμεων που ασκούνται στα λιποσώματα, χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος της διηλεκτροφόρησης. Με αυτόν τον τρόπο μετρήθηκαν οι οπτικές δυνάμεις σε λιποσώματα διαμέτρου 850 και 1250 nm για διάφορες τιμές της ισχύος του laser και προσδιορίστηκε η αποδοτικότητα της συμβατικής οπτικής παγίδας. Αρχικά, στο Κεφάλαιο 1 γίνεται αναφορά στην οπτική παγίδευση θέτοντας τις βάσεις για την κατανόηση των φαινοµένων και των εννοιών που θα ακολουθήσουν σε επόµενα κεφάλαια. Ακόμη, γίνεται αναφορά στο πλήθος των εφαρμογών στις οποίες θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί αυτή η διάταξη. Στο Κεφάλαιο 2 αναλύεται η διαδικασία για την ανάπτυξη πειραματικής διάταξης για την οπτική παγίδευση. Για την επίτευξη της οπτικής παγίδας χρησιμοποιήθηκε ένα διοδικό laser με μήκος κύματος εκπομπής στα 660 nm και ένα ανάστροφο μικροσκόπιο με αντικειμενικό φακό αριθμητικού ανοίγματος NA=1,25 και μεγέθυνσης 100X. Στη συνέχεια στο 3ο κεφάλαιο αναλύονται οι σημαντικές ιδιότητες των λιποσωμάτων και η χρήση τους για τη μεταφορά φαρμακευτικών ουσιών. Σημαντικό ρόλο στη συμπεριφορά τους αυτή έχουν οι μηχανικές ιδιότητες των λιπιδικών μεμβρανών. Τέλος, στο Κεφάλαιο 4 περιγράφηκε η διαδικασία που ακολουθήθηκε στο COMSOL και στη συνέχεια έγινε παρουσίαση των αποτελεσμάτων που εξάχθηκαν για την εξάρτηση της αποδοτικότητας από 3 παραμέτρους. Αυτές οι παράμετροι είναι η ισχύς της δέσμης laser, η αδιάστατη παράμετρος a=α/wπαγ,( όπου α η ακτίνα του σωματιδίου και wπαγ η ακτίνα της γκαουσιανής δέσμης laser) και η ακτίνα του λιποσώματος.	el
heal.abstract	Optical trapping is an important tool with applications in various fields such as medicine, biology, microelectronics and industry. The phenomenon of optical trapping is based on phenomena of pressure of radiation and it constitutes of the immobilization of a particle, with size in the order of nanometers (nm), when this particle is situated under the in influence of a laser beam. Also, optical trapping is a non-invasive method, which allows us to trap and manipulate nanoparticles using a highly focused laser beam. In this thesis an attempt was made to compare the experimental values of the transverse component Fx and the efficiency of the liposome optical trap with the values obtained from theoretical simulation through the ComsolMultiphysics computer program. To measure the optical forces exerted on the liposomes, the dielectrophoresis method was used. In this way, the optical forces on liposomes with diameters of 850 and 1250 nm were measured for various values of the laser power and the efficiency of the conventional optical trap was calculated. Initially, in Chapter 1 we made a short reference to the phenomena of optical tweezer, explaining the phenomena and the meanings that are used, in the following chapters. Furthermore, we made a reference to the variety of the applications that optical tweezers can be used. In Chapter 2 the procedure for developing an experimental setup for optical trapping is analyzed. To achieve the optical trap, a diode laser with an emission wavelength of 660 nm and an inverted microscope with an objective lens of numerical aperture NA=1.25 and 100X magnification were used. Then in the 3rd chapter the important properties of liposomes and their use for the transport of medicinal substances are analyzed. The mechanical properties of lipid membranes play an important role in their behavior. Finally, in Chapter 4 the procedure followed in COMSOL was described and then the results obtained for the dependence of efficiency on 3 parameters were presented. These parameters are the power of the laser beam, the dimensionless parameter a=α/wπαγ, (where a is the radius of the particle and wπαγ is the radius of the Gaussian laser beam) and the radius of the liposome.	en
heal.advisorName	Μακροπούλου, Μυρσίνη	el
heal.committeeMemberName	Τσιγαρίδας, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Ευσταθόπουλος, Ευστάθιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών. Τομέας Φυσικής	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	88 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false