Журнал физической химии и биофизики
Открытый доступ

Абстрактный

Способны ли нелинейные двулучепреломляющие биологические структуры генерировать оптические вихри?

Бенедикто де Кампос Видал

В сухожилиях коллагеновые волокна структурированы со спиральной надмолекулярной организацией и взаимодействуют со структурированным светом, отображая собственное и формирующее двулучепреломление (FB). FB представляет собой оптическую анизотропию диэлектрической проницаемости, которая используется при создании искусственных устройств для заполнения практических целей. В данном случае используемый биоматериал показал самые высокие уровни FB. Линейно поляризованный монохроматический свет после прохождения микроскопических сечений коллагеновых волокон демонстрирует эллиптически поляризованный фронт света с угловым моментом, который после прохождения второго поляризатора генерирует вихревые изображения. Расширенная поляризованная микроскопия, структурированный свет, использовалась в данном исследовании для обнаружения и характеристики создания вершинных изображений коллагеновым волокном как структурированным биоматериалом. Микроскопические срезы, используемые в данном исследовании, удовлетворяли всем условиям для генерации вихрей. Здесь впервые показано, что вихревые структуры генерируются хиральными надмолекулярными коллагеновыми волокнами в двулучепреломляющих пучках и могут наблюдаться с помощью поляризационного микроскопа. Кроме того, выдвигается гипотеза, что вихри в биологических структурах являются частью механизма передачи сигнала из внеклеточного пространства в клетки. Учитывая, что пространственное распределение коллагеновых волокон и пучков в соединительных тканях может различаться, предполагается, что сложность соответствующей вихревой морфологии также может различаться. Наконец, рекомендуется, чтобы структурные характеристики хиральности коллагеновых волокон и их оптические анизотропные свойства могли быть использованы в качестве вдохновения для новых искусственных структурированных устройств.