Measurement of electromagnetic oscillations of yeast cells in kHz and GHz region PhD student: Michal CIFRA Školitel: Jan VRBA Školitel specialista: Jiří POKORNÝ Katedra elektromag. pole, FEL ČVUT Praze Název disertační práce: Ústav Fotoniky a Elektroniky AV ČR
Náplň disertační práce Endogenní elektromagnetické pole biologických systémů Teoretická část (analyticky, modelování): – Biofyzika (biologie, energetika buňky) – Elektrické vlastnosti buněčných struktur – Zdroje elmag. pole v buňce Experimentální část (ÚFE AV ČR): – Měření elmag. aktivity buněk v kHz – GHz oblasti pomocí speciálních senzorů a spektr. analyzátorů
Teoretická část na buněčné úrovni 10 µm
Buněčný cytoskelet bílkoviny – elektricky polární struktury v buňce microtubuly – vysoce elektricky polární struktury mikrotubuly protofilament buňka
Buzení vibrací metabolickou energií Zdroje energie pro buzení vibrací mikrotubulů: – Dodávání energie do mřížky MT v procesu dynamické nestability a „treadmilingu“ ~ W – pohyb motorových proteinů po MT ~ W – odpadová energie z mitochondrií ~ W Možné generované frekvence v oblasti kHz-GHz (THz?)
Modelování elmag. pole mikrotubulů Koheretní buzení ve fázyNáhodné buzení
Modelování elektromag. vidů v buňce TM1m1 vid, umístnění centrosomu, interfáza buňky Třetí vid, umístnění centrosomu při dělení buňky
Náhradní elek. obvody buňka-senzor a b c Zdroje elmag. pole a) v membráně, b) v buňce, c) celá membrána buňky Hoelzel, Lamprecht, Neural Network World 5/95,
Experimentální část V spolupráci s ÚFE AV ČR – měření elektromagnetické aktivity kvasinek v kHz-GHz oblasti – složité rozložení pole -> bodové měření – živá buňka - měkký „nano“ zdroj -> je potřeba krátké vedení (nízká kapacita) do předzesilovače, přizpůsobení – měření velmi nízkých výkonů W – vodivé fyziologické prostředí
Celkový výkon v pásmu kHz, 25 a 25 měření : synchronní a nesynchronní buňky Výsledky experimentů
Práce v blízké budoucnosti Teorie, modelování: Vytvoření reálnějších modelů elektromag. zdrojů v buňce založených na nejnovějších znalostech z biofyziky a molekul. biologie Experimenty: Upravení původního systému na měření v GHz oblasti, vybavení bodovým senzorem
Děkuji za pozornost