Synthesis of Capped AIIBVI Nanoparticles for Fluorescent Biomarkers

The conditions for growing CdS nanoparticles suitable for the visualization of biological tissues were theoretically studied and experimentally checked. The optimal ranges for pH values and precursors’ concentrations were determined. The applicability of the mercaptoethanol-capped nanoparticles for in vitro luminescence visualization of several cellular forms in histological specimens of human placenta has been prove

Digital algorithms polarization-holographic 3D layered mapping of microscopic images of polymere films in polygraphic production

Scientific work presents systematized data of original experi-mental research of diagnostic efficiency of multiparametric(using polarizing mathematical fourth order — Stokes vector)layer-by-layer three-dimensional laser Stokes-polarimetriccoordinate digital mapping of a series of microscopic polariza-tion-filtered images of coordinate distributions of random va-lues of parameters of azimuth (the plane angle of oscillation of the laser electric intensity vector) and ellipticity (eccen-tricity of the laser coherent electric intensity vector trajec-tory) of a set of optically anisotropic diffuse samples, in which multiple interaction of laser radiation and op-tical inhomogeneities takes place.В роботі представлено систематизовані дані оригінальних експериментальних досліджень діагностичної ефективності багатопараметричного (з використанням поляризаційногоматематичного четвертого порядку — вектора Стокса) по-шарового тривимірного лазерного стоксово-поляриме-тричного цифрового відображення серії мікроскопічних зображень із поляризаційним фільтром, координатни хрозподілів випадкових значень параметрів азимута(плоского кута коливань вектору електричної напруженості лазера) та еліптичності (ексцентриситету траєкторії когерентного вектору електричної напруженості лазера) набору оптично анізотропних дифузних зразків, в яких множинна взаємодія, має місце лазерне випромінювання та оптичні неоднорідності

Differential Mueller matrix imaging of partially depolarizing optically anisotropic biological tissues

Since recently, a number of innovative polarization-based optical imaging modalities have been introduced and extensively used in various biomedical applications, with an ultimate aim to attain the practical tool for the optical biopsy and functional characterization of biological tissues. The techniques utilize polarization properties of light and Mueller matrix mapping of microscopic images of histological sections of biological tissues or polycrystalline films of biological fluids. The main drawback of currently developed laser polarimetry approaches and Mueller matrix mapping techniques is poor reproducibility of experimental data. This is due to azimuthal dependence of polarization and ellipticity values of most matrix elements to sample orientation in respect to incidence light polarization. Current study aims to generalize the methods of laser polarimetry for diagnosis of partially depolarizing optically anisotropic biological tissues. A method of differential Mueller matrix mapping for reconstruction of linear and circular birefringence and dichroism parameter distributions of partially depolarizing layers of biological tissues of different morphological structure is introduced and practically implemented. The coordinate distributions of the value of the first-order differential matrix elements of histological sections of brain tissue with spatially structured, optically anisotropic fibrillar network, as well as of parenchymatous tissue of the rectum wall with an “islet” polycrystalline structure are determined. Within the statistical analysis of polarization reproduced distributions of the averaged parameters of phase and amplitude anisotropy, the significant sensitivity of the statistical moments of the third and fourth orders to changes in the polycrystalline structure of partially depolarizing layers of biological tissue is observed. The differentiation of female reproductive sphere connective tissue is realized with excellent accuracy. The differential Mueller matrix mapping method for reconstruction of distributions of linear and circular birefringence and dichroism parameters of partially depolarizing layers of biological tissues of different morphological structures is proposed and substantiated. Differential diagnostics of changes in the phase (good balanced accuracy) and amplitude (excellent balanced accuracy) of the anisotropy of the partially depolarizing layers of the vagina wall tissue with prolapse of the genitals is realized. The maximum diagnostic efficiency of the first-order differential matrix method was demonstrated in comparison with the traditional methods of polarization and Mueller matrix mapping of histological sections of light-scattering biological tissues

Поляризаційно-інтерференційне картографування мереж в полікристалічних дифузних біологічних тканинах

Актуальність. Розроблення нових технік комплексної поляриметричної 3D діагностики полікристалічних мереж біологічних тканин – актуальна задача біомедичної оптики. Таку можливість може забезпечити поєднання традиційних методів Мюллер-матричного та голографічного картографування фазово-неоднорідних шарів. Даний підхід відкриває перспективи дослідження розподілів лінійного та циркулярного двопроменезаломлення і дихроїзму полікристалічних мереж і структур в об’ємі біологічного шару. Така інформація є базисною у визначенні нових (у порівняні з традиційними даними Мюллер-матричної поляриметрії) критеріїв диференціальної діагностики різноманітних патологічних станів біологічних тканин органів людини. Мета роботи. Метою роботи є розробка та експериментальна апробація комплексу методів стокс-поляриметрії та інтерферометрії з використанням алгоритмів цифрової голографічної реконструкції амплітудно-фазової структури об’єктних полів для одержання взаємозв’язків між 3D розподілами мап деполяризації та особливостями полікристалічної структури гістологічних зрізів біологічних тканин різної морфологічної будови та фізіологічного стану. Матеріали і методи. В основу методу 3D Мюллер-матричного картографування покладено використання опорної хвилі лазерного випромінювання, яка в схемі оптичного інтерферометра накладається на поляризаційно-неоднорідне зображення біологічного шару. Результати. В процесі порівняльного аналізу мап деполяризації біологічних тканин з різною за геометричними масштабами морфологічною будовою ми виявили різну швидкість наростання ступеня деполяризації. Висновки. Запропоновано та обґрунтовано метод Мюллер-матричного картографування мап деполяризації деполяризуючих шарів біологічних тканин різної морфологічної будови і фізіологічного стану. Визначено залежності величини статистичних моментів 1-го – 4-го порядків, які характеризують пошарові розподіли значень ступеня деполяризації різних типів біологічних тканин. Проведено дослідження можливостей диференціації доброякісних (аденома) і злоякісних (карцинома) змін гістологічних зрізів біопсії тканини простати

Computer algorithms for detecting polarization maps for polymer homogeneity control in printing industry

This work is aimed at generalizing the methods of laser pola-rimetry in the case of partially depolarizing optically anisotropicmethyl acrylate layers. A method of differential Mueller-matrixmapping is proposed and substantiated for reproducing the dis-tributions of the parameters of linear and circular birefringenceand dichroism of partially depolarizing methyl acrylate layers.У статті в стислій та систематичній формі представлено новірезультати традиційних методів лазерної поляризаційноїінтроспекції для дослідження полікристалічної архітектонікифазово-неоднорідних полімерних шарів, які, крім лінійногота кругового подвійного променезаломлення, також маютьоптично анізотропне поглинання

Biomedical applications of Jones-matrix tomography to polycrystalline films of biological fluids

Algorithms for reconstruction of linear and circular birefringence-dichroism of optically thin anisotropic biological layers are presented. The technique of Jones-matrix tomography of polycrystalline films of biological fluids of various human organs has been developed and experimentally tested. The coordinate distributions of phase and amplitude anisotropy of bile films and synovial fluid taken from the knee joint are determined and statistically analyzed. Criteria (statistical moments of 3rd and 4th orders) of differential diagnostics of early stages of cholelithiasis and septic arthritis of the knee joint with excellent balanced accuracy were determined. Data on the diagnostic efficiency of the Jones-matrix tomography method for polycrystalline plasma (liver disease), urine (albuminuria) and cytological smears (cervical cancer) are presented

Polarization mapping of laser-induced monospectral fields of optically anisotropic fluorophores in forensic diagnostics of the age of the formation of damage to human organs

The paper presents the results of experimental testing of methods for azimuthal-invariant polarization mapping of laser- induced microscopic images of fluorophores in histological sections of the liver of deceased; time monitoring of changes in the magnitude of statistical moments of the 1st - 4th orders characterizing the distributions of the azimuth and ellipticity of polarization of microscopic images of histological sections of the liver with different age of damage; determination of the diagnostic efficiency (time interval and accuracy) of establishing the age of damage to human internal organs by digital histological methods of mapping maps of azimuth and ellipticity of polarization of microscopic images of samples of histological sections of the brain, liver and kidney, as well as myocardium and lung tissue

Методи і засоби азимутально-інваріантної мюллер-матричної поляриметрії оптично-анізотропних біологічних шарів

Актуальність. Серед багаточисельних методів поляриметричного дослідження структури біологічних тканин особливе місце займає Мюллер-матрична поляриметрія (ММП). Даний метод дає виключно повну інформацію про поляризаційні прояви оптичних властивостей полікристалічної структури біологічних тканин різноманітних органів людини. Новим кроком у розвитку даної методики стало координатне картографування розподілів величини матричних елементів – Мюллер-матричних зображень (ММЗ). Проте, практичне застосування Мюллер-матричного методу у рутинній лабораторній практиці обмежено. Величина 12 із 16 елементів матриці Мюллера є залежною від повороту зразку відносно напряму опромінення. Тому актуальним є подальший розвиток та узагальнення методик ММП з використанням координатних розподілів набору Мюллер-матричних інваріантів (ММІ) – азимутально незалежних елементів матриці Мюллера, їхніх комбінацій, матричних векторів та кутів між ними. Мета роботи. Робота спрямована на теоретичне обґрунтування та експериментальну розробку метода азимутально-інваріантної поляриметрії частково-деполяризуючих оптично-анізотропних біологічних шарів на основі координатного Мюллер-матричного картографування гістологічних зрізів для диференціальної діагностики змін оптичної анізотропії, які пов’язані з виникненням патологічних станів. Результати. Запропоновано та обґрунтовано метод азимутально-інваріантного Мюллер-матричного картографування на прикладі оптично анізотропних зразків гістологічних зрізів міокарда. Одержано розподіли величини азимутально-інваріантного матричного елементу, суперпозиції матричних елементів та величини матричного вектору. Висновки. Визначено залежності величин статистичних моментів 1-го – 4-го порядків, які характеризують розподіли величин Мюллер-матричних інваріантів (ММІ) гістологічних зрізів міокарда. Проведено з позицій доказової медицини дослідження можливостей диференціації причини настання смерті внаслідок ішемічної хвороби серця (ІХС) та гострої коронарної недостатності (ГКН)

System of Mueller matrix polarization correlometry of biological polycrystalline layers

The model of the azimuthally invariant Mueller-matrix description of polarization-correlation mechanisms of optical anisotropy that typical for polycrystalline layers of the histological sections of biological tissues is suggested. Within the statistical analysis of the ranges of linear and circular birefringence, dichroism, the objective criteria for the differentiation of myocardium histological sections were determined. From the point of view of probative medicine the ranges of variation of the statistical parameters that characterize the Mueller-matrix invariants of optical anisotropy parameters were found

Polarization-interference mapping of biological fluids polycrystalline films in differentiation of weak changes of optical anisotropy

Methods of optical diagnostics of biological tissues (BT) include three directions - spectral, polarization and correlation-interference. Polarization-interference correlation metrology is generalized for biomedical applications in.This study presents the possibilities of diagnostics of benign and malignant changes in prostate tissue based on the determination of the coordinate distributions of the magnitude of the complex degree of mutual anisotropy (CDMA)