СПЕКТРАЛЬНЫЕ, КОНЦЕНТРАЦИОННЫЕ И ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ЗАВИСИМОСТИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРЕЛОМЛЕНИЯ САХАРОВ
, ,
Саратовский национальный исследовательский государственный университетимени
E-mail:*****@***com
В основе метода оптического просветления биотканей лежит согласование показателей преломления рассеивающих центров и внутритканевой жидкости за счёт введения в ткань соответствующих агентов, обладающих достаточно высоким показателем преломления. Растворы сахаров являются биосовместимыми жидкостями, которые часто используются в качестве оптических просветляющих агентов [1-3].
Для решения задач, связанных с оценкой коэффициента диффузии глюкозы, фруктозы и других сахаров в биологических тканях необходимо знание спектральной, концентрационной и температурной зависимостей их показателя преломления.
В работе исследовались водные растворы глюкозы, фруктозы, сахарозы и рибозы с весообъёмными концентрациями 10, 20, 30, 40 и 50%. Для измерения показателей преломления растворов на длинах волн 450, 480, 486, 546, 644, 656, 680, 930, 1100, 1300 и 1500 нм применялся многоволновой рефрактометр АббеDR-M2\1550 (Atago, Япония), совмещённый с термостатом. Измерения проводились при комнатной температуре (20-22°С) и при температуре, близкой к температуре °С).
Формула Лорентц-Лоренца связывает показатель преломления вещества с электронной поляризуемостью молекул. В работе использовалось следующее представление волновой, температурной и плотностной зависимости функции Лорентц-Лоренца для водных растворов исследуемых веществ [4]:
(1)
где 
— плотность вещества, 
; 
— абсолютная температура, К; 
— длина волны, нм; 
— резонансные длины волн, нм, 
где
; 
; 
С помощью формулы (1) рассчитывались коэффициенты 
, 
, ..., 
Эти коэффициенты необходимы для получения значения коэффициента преломления раствора в зависимости от длины волны.
На рис. 1 представлены экспериментальные зависимости показателя преломления исследуемых растворов глюкозы, фруктозы, сахарозы и рибозы от длины волны при температуре 37°С.
|
|
|
|
а
б
в
гРис. 1. Спектральные зависимостипоказателя преломления водных растворов глюкозы (а), фруктозы (б), сахарозы (в) и рибозы (г) с концентрациями 10, 20, 30, 40 и 50% при температуре 37°С.
В таблицах 1 и 2 представлены коэффициенты функции Лорентц-Лоренца для растворов глюкозы при температурах 22°С и 37°С, рассчитанные с помощью формулы (1).
Таблица 1. Коэффициенты функции Лорентц-Лоренца для растворов глюкозы при температуре 22°С
Концентрация |
|
|
|
|
10% |
|
|
|
|
20% |
|
|
|
|
30% |
|
|
|
|
40% |
|
|
|
|
50% |
|
|
|
|
Продолжение таблицы 1.
Концентрация |
|
|
|
|
10% |
|
|
|
|
20% |
|
|
|
|
30% |
|
|
|
|
40% |
|
|
|
|
50% |
|
|
|
|
Таблица 2. Коэффициенты функции Лорентц-Лоренца для растворов глюкозы при температуре 37°С
Концентрация |
|
|
|
|
10% |
|
|
|
|
20% |
|
|
|
|
30% |
|
|
|
|
40% |
|
|
|
|
50% |
|
|
|
|
Продолжение таблицы 2.
Концентрация |
|
|
|
|
10% |
| 235.19526 |
| -0.04252 |
20% |
| 201.91697 |
| -0.04012 |
30% |
| 139.34797 |
| -0.0413 |
40% |
| 122.06744 |
| -0.03794 |
50% |
| 122.06744 |
| -0.03794 |
В результате исследований получено, что с увеличением длины волны показатели преломления исследуемых растворов уменьшаются во всем спектральном исследуемом диапазоне, что хорошо согласуется с общим видом спектральной зависимости показателя преломления. С увеличением концентрации раствора, коэффициенты функции Лорентц-Лоренца линейно возрастают, либо линейно убывают. Значения коэффициентов функции Лорентц-Лоренца слабо зависят от плотности и температуры вещества.
Работа поддержана грантом Президента РФ НШ-7898.2016.2.
Библиографический список
Wang J., Ma N., Shi R., Zhang Y., Yu T., Zhu gar-induced skin optical clearing: from molecular dynamics simulation to experimental demonstration // IEEE J. Selected Topics in Quantum Electronics, Vol. 20(2), 7101007, 2014. Feng W., Shi R., Ma N., Tuchina D. K., Tuchin V. V., Zhu D. Skin optical clearing potential of disaccharides // J. Biomed. Opt., Vol. 21(8), 081207, 2016. Genina, E. Optical clearing of the eye in vivo caused by glucose / E. A. Genina, A. N. Bashkatov, Yu. P. Sinichkin, V. V. Tuchin // Quantum Electronics 36(12), P. 1119-1124, 2006. Schiebener P., Straub J., LeveltSengersJ. M. H. , GallagherJ. S. Refractive index of water and steam as function of wavelength, temperature and density // J. Phys. Chem., Vol. 19(3), P. 677-717, 1990.
Сведения об авторах
– студентка физического факультета 2 курса 253 группы, г.
– к. ф.-м. н., доцент, г.
–к. ф.-м. н., доцент, г.
Вид доклада: устный(/ стендовый)
