В работе представлены результаты исследования динамических процессов в живых клетках буккального эпителия с использованием метода динамической фазовой микроскопии (ДФМ). Экспериментальная установка, созданная на основе модифицированного микроинтерферометра МИИ-4, обеспечила регистрацию нанометровых изменений фазовой высоты клеточных структур в реальном времени. Высокая пространственно-временная разрешающая способность методики позволила наблюдать внутриклеточные процессы без использования флуоресцентных меток и инвазивных вмешательств. Для анализа данных разработаны алгоритмы построения трек-диаграмм, пространственно-временных и пространственно-частотных портретов, обеспечивающих детальную визуализацию локальной клеточной активности. Тестирование системы на полупроводниковой пластине показало высокую стабильность инструмента (погрешность ±5 нм), подтверждая надежность измерений. Исследование клеток показало наличие нестационарных процессов с амплитудой до 6–8 нм, локализованных преимущественно в области перехода между ядром и цитоплазмой. Пространственно-частотный анализ выявил преобладание компонент в диапазонах 0,01–0,07 и 0,16–0,245 Гц, что предположительно связано с активностью митохондрий, броуновским движением, синтезом белка, а также эффектами фотобиомодуляции цитохром-с-оксидазы при воздействии инфракрасного излучения. Представленные результаты демонстрируют потенциал ДФМ для неинвазивного мониторинга внутриклеточной динамики и подчеркивают необходимость дальнейших исследований для установления точных корреляций между спектральными характеристиками и конкретными биологическими процессами.
динамическая фазовая микроскопия, клеточные процессы, частотный анализ, фазовый портрет, интерференционный анализ, фотостимуляция, быстрое преобразование Фурье, светодиод
1. Алексеенко С.Н., Татевосян А.С., Бунякин А.В. и др. Физиологические функциональные состояния митохондрии в термодинамическом и электрохимическом цикле // Кубанский научный медицинский вестник. 2018. Т. 25, № 5. С. 123–135. DOIhttps://doi.org/10.25207/1608-6228-2018-25-5-123-135.
2. Кандурова К.Ю., Сумин Д.С., Мамошин А.В. и др. Спектральный состав флуоресценции печени у пациентов с механической желтухой // Современные методы исследования в клеточной биологии и медицине: сборник трудов Всероссийской конференции, г. Орел, 16–17 ноября 2023 г. Орел: ОГУ имени И.С. Тургенева, 2023. С. 41.
3. Kandurova K.Y., Sumin D.S., Mamoshin A.V., et al. Deconvolution of the fluorescence spectra measured through a needle probe to assess the functional state of the liver // Lasers in Surgery and Medicine. 2023. Vol. 55. No. 7. P. 690–701. DOIhttps://doi.org/10.1002/lsm.23695.
4. Казакова Т.А., Новиков С.М., Левин Г.Г. и др. Исследование состояния цитоплазмы нейрона методом динамической фазовой микроскопии // Вестник Московского университета. Серия 16: Биология. 2014. № 4. С. 25–31.
5. Тычинский В.П. Динамическая фазовая микроскопия: возможен ли «диалог» с клеткой? // Успехи физических наук. 2007. Т. 177, № 5. С. 535–552. DOIhttps://doi.org/10.3367/UFNr.0177.200705c.0535.
6. Охрименко А.А. Практическое применение метода фазосдвигающей интерферометрии для измерения физических характеристик клеток // Известия вузов «Геодезия и аэрофотосъемка». 2024. Т. 68, № 2. С. 53–60. DOIhttps://doi.org/10.30533/GiA-2024-017.
7. Veloso T.M., de Souza da Fonseca A., Costa dos Santos G. Effects of light-emitting diodes on cell biology // Frontiers in Photonics. 2022. Iss. 3. P. 1018773. DOIhttps://doi.org/10.3389/fphot.2022.1018773.
8. Octors C., Yoast R.E., Emrich S.M., et al. Calcium oscillations in HEK293 cells lacking SOCE suggest the existence of a balanced regulation of IP3 // Frontiers in Systems Biology. 2024. Vol. 4. P. 1343006. DOIhttps://doi.org/10.3389/fsysb.2024.1343006.
9. Патрушев М.В., Мазунин И.О., Виноградова Е.Н. и др. Слияние и деление митохондрий // Биохимия. 2015. Т. 80, № 11. С. 1673–1682.
10. Albuquerque-Pontes G.M., Vieira R. de P., Tomazoni S.S., et al. Effect of pre-irradiation with different doses, wavelengths, and application intervals of low-level laser therapy on cytochrome c oxidase activity in intact skeletal muscle of rats // Lasers in Medical Science. 2015. Vol. 30. Iss. 1. P. 59–66. DOIhttps://doi.org/10.1007/s10103-014-1616-2.
11. Wu S., Zhou F., Wei Y., et al. Cancer phototherapy via selective photoinactivation of respiratory chain oxidase to trigger a fatal superoxide anion burst // Antioxidants & Redox Signaling. 2014. Vol. 20. Iss. 5. P. 733–746. DOIhttps://doi.org/10.1089/ars.2013.522.
