Анализ люминесценции в мутных биологических средах

Актуальность. Количественный люминесцентный анализ широко используется в  биологии, лабораторной диагностике и  клинической медицине для исследования объектов на различных уровнях. Однако существующие упрощенные алгоритмы расчета концентрации люминофоров в  разбавленных линейных растворах не могут быть применены к условиям мутных сред с  сильным светорассеянием, к которым относятся большинство живых биологических тканей. Сегодня развитие люминесцентного анализа в медицине идет по пути создания неразрушающих и  неинвазивных методик контроля in vivo. В  этой связи вопрос о  постановке задачи исследования и  разработки алгоритмов вычислений концентрации люминофоров по регистрируемым спектрам люминесценции в условиях мутных сред представляется актуальным. Цель  – формулировка и  обоснование задачи разработки алгоритмов вычислений концентрации люминофоров по регистрируемым спектрам люминесценции в  условиях оптически мутных сред. Материал и методы. Рассматривалось физико-математическое моделирование процесса формирования вынужденного излучения флюоресценции в светорассеивающей среде на основе модифицированной двухпотоковой модели Кубелки  – Мунка. Проводилась серия лабораторных экспериментов с макрооднородными светорассеивающими модельными средами на основе натуральных препаратов крови для выяснения характера реальной зависимости регистрируемой с поверхности оптически мутной биологической среды интенсивности флюоресценции от фактора светорассеяния и  концентрации флюорофора в  среде. Результаты. И  теоретические, и  экспериментальные результаты демонстрируют сложную нелинейную зависимость регистрируемой интенсивности флюоресценции от оптических свойств среды и  концентрации флюорофора в  среде. Эта зависимость сильно отличается от известного линейного решения Паркера для прозрачных сред, что приводит к  невозможности его применения в  условиях оптически мутных сред. Заключение. Необходимо дальнейшее развитие исследований в  направлении поиска замкнутого аналитического решения обратной задачи оптики светорассеивающих и флюоресцирующих сред для вычисления по регистрируемому потоку люминесценции концентрации люминофора в светорассеивающей среде.