لیزر در پزشکی
سال:1389 | دوره:7 | شماره:3 (پی در پی 37) |تعداد مقالات:6

مقدمه: با توجه به مصرف فراوان آنتی بیوتیک ها گسترش باکتری های مقاوم به دارو یکی از تهدیدهای سلامت عمومی جوامع به حساب می آید و غیرفعال سازی فتودینامیکی می تواند راهکار غلبه بر این نقطه ضعف باشد. در این مطالعه اثر متیلن بلوی برانگیخته شده با نور لیزر (660 نانومتر) بر روی گونه های باکتریایی مقاوم به دارو (Staphylococcus aureus Staphylococcus epidermidis،Escherichia coli ) که از زخم های پای دیابتی جدا شده بودند، بررسی گردید.روش بررسی: اثر غلظت عامل حساس گر نوری (mg/ml 100 و 50، 25) و زمان تابش لیزر (5، 10 و 20 دقیقه) بر اثر کشندگی غیرفعال سازی فتودینامیکی بررسی شد.یافته ها: همه گونه ها به غیرفعال سازی فتودینامیکی حساس بودند. قابلیت کشندگی به غلظت متیلن بلو بستگی نداشت ولی به دوز نور وابسته بود. حساس سازی نوری متیلن بلو با استفاده ازنور قرمز لیزر (J/cm2 2،109) قادر به کاهش 993.03، 98.95 و 92.23 درصدی در تعداد باکتری های زنده S. aureus، S. epidermidis و E. coli (تعداد اولیه باکتری ها CFU/ml 105-104) بود.نتیجه گیری: این یافته ها نشان می دهد که متیلن بلو در ترکیب با نور قرمز می تواند عامل موثری برای از بین بردن باکتری های مقاوم به دارو در زخم های عفونی باشد.

مقدمه: در دهه گذشته، استقبال و توجه به استفاده از لیزرهای نقطه کوانتومی (Quantum dot) شتاب روزافزونی یافته است. به دلیل تنظیم پذیری بالای این گونه لیزرها و در نتیجه امکان انعطاف فوق العاده در توان خروجی آن ها کاربردهای بی شماری به ویژه در حوزه جراحی های مربوط به بافت های حساس و توموگرافی پیدا شده است. ویژگی های منحصر به فرد نقاط کوانتومی سبب می گردد که خصوصیات و کاربردهای بسیار ممتازتری در قیاس با لیزرهای معمول و حتی لیزرهای چاه کوانتومی (Quantum well) داشته باشند. محیط های گین لیزری (Laser gain media) که از اجزاء اصلی سیستم لیزر هستند، دارای پذیرفتاری اپتیکی غیرخطی غیر صفر هستند تا امکان جفت شدگی فازی را داشته باشند. در این پژوهش تلاش بر آن است که امکان ایجاد تغییرات در این ویژگی و در نتیجه امکان مهندسی بر روی شدت لیزر به دست آمده با کاهش ابعاد سیستم بررسی گردد. بدین منظور با استفاده از تئوری های پایه مربوط به گذارهای اپتیکی اصلی و آمیختن آن ها با مفاهیم محدودیت کوانتومی، پذیرفتاری اپتیکی غیرخطی مرتبه سوم برای نقاط کوانتومی نمونه ای نانوکریستال های تلوراید کادمیوم CdTe به ازای پارامترهای گوناگون محاسبه شده و تغییرات آن مورد بررسی قرار گرفته است.روش بررسی: در این مطالعه آثار اکسیتونی (Excitonic) برروی ویژگی های اپتیکی غیرخطی مرتبه سوم در نقطه های کوانتومی سهموی دیسک مانند مطالعه شده و توان نوسان گر اکسیتونی و پذیرفتاری اپتیکی غیرخطی مرتبه سه مربوط به حضور اکسیتون در نقاط کوانتومی سهموی به صورت تئوریک مورد بررسی قرار گرفته است و پذیرفتاری اپتیکی غیرخطی مرتبه سوم در نقاط کوانتومی سهموی با به کارگیری مدل سه ترازی گذارهای اکسیتون - بای اکسیتون (Biexciton) محاسبه شده است. در نهایت، نتایج عددی برای نقاط کوانتومی نمونه ای تلوراید کادمیوم CdTe ارائه گردیده اند. برای دستیابی به مقالات مرتبط موجود جستجو در سایت های Elsevier و IOP و (APS) American Physical Society صورت پذیرفت.یافته ها: بخش های حقیقی و موهومی پذیرفتاری غیرخطی مرتبه سوم مربوط به نانوساختار کادمیوم تلوراید محاسبه گردید و منحنی پاشندگی آن ها به ازای فرکانس برانگیختگی 1013×5 هرتز ترسیم گردید. سپس پذیرفتاری اپتیکی غیرخطی مرتبه سوم به ازای فرکانس های فوتونی محدودساز مختلف بررسی شدند. هنگامی که بسامد محدودسازی سهمی وار w0 افزایش می یابد، مکان پیک رزونانس اکسیتونی به سمت راست منحنی جابجا می گردد که جابجایی آبی (Blue-shift) محدودیت القاء شده شدید رزونانس اکسیتون را در نقاط کوانتومی نیمه رسانا پیش بینی می کند.نتیجه گیری: نتایج نشان می دهند که پذیرفتاری اپتیکی غیرخطی مرتبه سه به دلیل کوانتیزه شدن مناسب در نقاط کوانتومی افزایش بسیاری یافته است. این امر نقاط کوانتومی سهمی وار را به عنوان گزینه ای امیدبخش در کاربردهای اپتیکی غیرخطی و به ویژه لیزرهای نیمه رسانا با قابلیت تنظیم پذیری بالا مطرح می سازد.

مقدمه: بر هم کنش پالس های لیزری بسیار کوتاه با نانوذرات طلا در محیط های بیولوژیکی برای تخریب سلول های سرطانی، باکتری ها، ویروس ها و DNA به کار می رود. پالس های لیزری بسیار کوتاه انرژی بسیار زیادی را بر روی ذره بسیار کوچک فلزی متمرکز می کنند. فوتون هایی که توسط الکترون های آزاد ذره جذب می شوند، به شبکه کریستالی ذره و سپس به محیط اطراف منتقل می شوند. بنابراین نانوذرات به صورت متمرکز باعث انتقال گرما از پالس های بسیار کوتاه به سلول های هدف می شوند. شبیه سازی این فرآیند تاثیر به سزایی در تحقیقات این حوزه دارد و با استفاده از نتایج آن می توان به طور پیش بینی شده عمل نمود.روش بررسی: در میان نانوساختارها نانوذرات طلا کاندیدای مناسبی برای فرآیند گرمایش لیزری هستند، زیرا آن ها جذب کننده های نوری قوی، پایدار و غیرسمی هستند که به راحتی به پروتئین ها متصل می شوند و خواص اپتیکی آن ها تنظیم پذیر می باشد. دو مدل دمایی برای محاسبه دمای الکترون ها و دمای شبکه کریستال نانوذره وجود دارد. مدل تک دمایی که دمای یکسانی برای الکترون ها و کریستال نانوذره فرض می کند و مدل دودمایی که برای پالس های لیزری بسیار کوتاه به کار می رود. پالس های کوتاه قبل از انتقال کامل انرژی الکترون ها به شبکه به اتمام می رسند و بنابراین دمای الکترون ها و شبکه متفاوت است. برای شبیه سازی فرآیند گرمایش نانوذرات طلا از تقریب گرمایی یکنواخت و مدل تک دمایی استفاده شده است. اندازه کوچک نانوذرات در مقایسه با طول موج تابش لیزری تایید می کند که این مدل تقریب مناسبی برای گرمایش نانوذرات پس از تابش پالس های لیزری بسیار کوتاه فمتوثانیه، پیکوثانیه و نانوثانیه می باشد. در مدت اعمال پالس لیزری، انتقال گرما به محیط اطراف اندک است اما، زمانی که پالس شروع به تنزل می کند، انتقال گرما از ذره به محیط اطراف به طور قابل ملاحظه ای افزایش می یابد. تلفات دما برای پالس های نانوثانیه ای به دلیل طول پالس طولانی تر نسبت به دیگر پالس ها بیشتر می باشد. تاثیرحضور نانوذرات در محیط های بیولوژیکی مختلف از جمله آب، خون، پروستات، چربی و تومور بر روی دینامیک گرمایی لیزری نانوذرات طلای 30 نانومتری بررسی می شود.یافته ها: واکنش گرمایی نانوذرات طلا در خون، پروستات و تومور با حالتی که محیط اطراف آب می باشد، مشابه و قابل مقایسه است. اما، نانوذرات در محیط چربی به دلیل اینکه رسانایی گرمایی کمی دارد، بیشترین دما را در همان سطح انرژی و طول پالس لیزری در مقایسه با دیگر محیط های بیولوژیکی به دست می آورند. دینامیک دمایی ذرات به تلفات گرمایی از سطح نانوذرات به محیط اطراف حساس می باشند. در رژیم فمتوثانیه، طول پالس لیزر بسیار کوچک می باشد و محیط با مشخصات گرمایی بالا هم نمی تواند دما را در طول پالس به میزان چشمگیری کاهش دهد. اما، در رژیم های پیکو و نانوثانیه محیط با رسانایی گرمایی کم هم می تواند دمای نانوذرات را به مقدار زیادی تغییر دهد. با بررسی مقالات دیگر، نتایج تئوری توسط آزمایش های عملی تصدیق شده است. به طوری که ماکزیمم دما برای فمتو، پیکو و نانو به ترتیب حدودا 1020، 1005 و 7000 درجه کلوین در شدت لیزر mJ/cm2 1، mJ/cm2  1 و mJ/cm2 10 می باشد. همچنین مقایسه مدل تک دمایی در این مقاله با مدل دودمایی در مقالات دیگر نشان می دهد که مدل دودمایی تنها برای رژیم فمتو ثانیه کاربرد دارد که دمای الکترون ها از دمای شبکه متفاوت است، اما، این روش برای طول پالس های طولانی تر (پیکو و نانوثانیه)، کاربردی ندارد و حتی به دلیل عدم درنظر گرفتن تلفات گرمایی از سطح نانوذره به محیط اطراف، نتایج به دست آمده از صحت کافی برخوردار نیست.نتیجه گیری: نتایج حاصل از این مقاله نشان می دهد که مدل تک دمایی روشی مناسب برای درک بر هم کنش پالس های لیزری کوتاه با نانوذرات فلزی می باشد. زیرا درصورتی که اندازه نانوذره از طول موج تابش لیزر بسیار کوچک تر باشد، تاخیر زمانی بین برهم کنش الکترون و شبکه کریستالی قابل اغماض است و نتایجی مشابه با نتایج مدل دودمایی به دست می آید.

مقدمه: با نوشتن یک کد خاص بر اساس تکنیک Grid search طیف انرژی عناصر بررسی شده است. این روش را می توان برای بررسی طیف های اتمی، مولکولی و هسته ای، پالس های لیزر و مطالعه طیف هایی که از بر همکنش لیزر با سلول ها و اجزاء مختلف انسانی به دست می آید، به کار برد. طیف میکرورامان لنزهای چشمی برازش شده توسط De.Mul و طیف زمانی برازش شده با نرم افزار gnuplot یک تک مولکول که با لیزری با طول موج 585 نانومتر برانگیخته شده است، کاملا بر داده های اندازه گیری شده منطبق نیستند. در یک حالت خاص این کد برای طیف انرژی 22Na به کار برده شده است.روش بررسی: برای برازش یک معادله به داده های اندازه گیری شده ابتدا شکل نمودار داده ها در هر نرم افزار ممکن مشاهده و سپس معادله مناسبی حدس زده می شود و ضرایب آن به صورت دستی تغییر می کند تا نمودار معادله برازش شده با داده ها مطابقت داشته باشد. بعد از این مرحله با استفاده از یک کد نوشته شده بر اساس تکنیک Grid search معرفی شده اندازه گیری داده های ناشی از معادله معرفی می شود و داده های اندازه گیری شده با توجه به چگونگی تغییر x2 با یکدیگر مقایسه می شوند. در صورت اختلاف زیاد بین آن ها با معرفی پله هایی که میزان تغییرات ضرایب معادله برازش شده را مشخص می کند، سعی می شود X2 کاهش یابد. این عمل تاجایی تکرار می شود که X2 به کمترین مقدار ممکن برسد. یافته ها: با این روش می توان طیف انرژی هر ماده ای را فرمول بندی کرد. به طور مثال معادله توصیف کننده طیف انرژی 22Na که با کمترین خطا بر داده های اندازه گیری شده برازش شده است، به صورت زیر خواهد بود: N=199.0477+76100EXP (0.00167 (E-508.7539)2))+ 75100EXP (0.00168 (E-509.2428) 2)+ 3450.8070 EXP (0.0000831 (E-655.356) 2)+ 4002.813EXP (0.0001431 (E-839.401) 2)+ 11000EXP (0.00105 (E-1048.0230) 2) شروع عملیات برازش با پارامتر X2=1107.6 شروع شده و بعد از یک هفته با پارامتر X2=44.16 خاتمه یافته است.نتیجه گیری: با استفاده از یک کد خاص که بر اساس تکنیک grid search نوشته شده سعی شده است تا معادله توصیف کننده طیف انرژی عناصر معرفی شود.

مقدمه : یکی از اجزای مهم لیزرهای حالت جامد، ماده فعال می باشد که پرتو لیزر از این ماده گرفته می شود. لیزرهای حالت جامد را بر اساس ماده فعال آن نام گذاری می کنند و هر ماده فعال طول موج خاصی را گسیل می کند. هدف از این طرح ساخت شیشه لیزری به عنوان میزبان های جدید ماده فعال لیزری برای دست یابی به لیزرهایی با طول موج هایی در ناحیه مرئی می باشد.روش بررسی: از ترکیب 0.5Nd2O3، 5SiO2، 15NaF، 25CaF2، 12Na2HPO4، 42.5 P2O5 برای ساخت این شیشه استفاده شده است. این شیشه ها با روش ذوب حرارتی ساخته شده اند. ویژگی های حرارتی این شیشه ها به وسیله آنالیز حرارتی مورد بررسی قرار گرفته اند. طیف جذبی نمونه در ناحیه مرئی و مادون قرمز نزدیک با استفاده ازCary Eclipse Varion گرفته شد. طیف تبدیل فرکانس به بالا از لیزر Nd:YAG در طول موج  1064نانومتر اندازه گیری شد.یافته ها: دمای گذار شیشه 460 درجه سانتی گراد و دمای تبلور آن 700 درجه سانتی گراد به دست آمد. طیف جذبی نمونه ساخته شده قله هایی را در طول موج های 874، 802، 746، 582، 525، 510، 496 و 426 نانومتر نشان می دهد که همگی با گذارهای یون 3+Nd انطباق دارد. با تحریک نمونه در طول موج 1064 نانومتر، طیف تبدیل فرکانس به بالا در 560، 620 و 640 نانومتر به دست آمده است که این یک تبدیل طول موجی از ناحیه مادون قرمز به مرئی می باشد.نتیجه گیری : این کار پژوهشی ساخت موفقیت آمیز شیشه اکسی فلوروفسفاتی آلاییده به 3+Nd بود که خاصیت تبدیل فرکانس از ناحیه مادون قرمز به ناحیه مرئی از ویژگی برجسته این شیشه می باشد.