Аквафотомика

ID: 3536
врста предмета: научно-стручни
носилац предмета: Мунћан С. Јелена
извођачи: Матија Р. Лидија, Мунћан С. Јелена
контакт особа: Мунћан С. Јелена
ниво студија: докторске студије
ЕСПБ: 5
облик завршног испита: писмени

извођења

  • 1. семестар, позиција 4

циљ

Да се студент упозна са најсавременијим сазнањима о физичким, хемијским и биолошким особинама воде. Да разуме интеракцију воде и светлости и како се она може искористити за карактеризацију воде.Да овлада спектроскопским методама за карактеризацију воде. Да разуме механизам формирања водоничних веза и организацију воде у кластере и како се та знања могу применити у области медицинског машинства и биомедицине.

исход

По успешном завршетку овог курса, студенти би требало да буду оспособљени да: •Изврше карактеризацију воде и различитих биолошких система заснованих на води коришћењем спектроскопских метода (УВ-Вис/НИР, ФТИР) •Дизајнирају и изврше експериментална мерења биолошких узорака •Примењују мултиваријациону спектралну анализу у циљу развоја статистичких модела на основу прикупљеног скупа спектралних података •Примењују статистичке анализе у циљу биомедицинске дијагностике и предикције понашања биолошких система

садржај теоријске наставе

1.Вода и живот:Теорије настанка воде на Земљи, вода у Сунчевом систему. Вода и настанак живота. Својства воде и аномалије воде. Садржај воде код биолошких система. Садржај воде у органима људског организма. Вода у ембриогенези. Плодова вода. Вода и патолошка стања ћелије, ткива, органа и организма. 2.Молекул воде. Квантне орбитале кисеоника и водоника, хибридизација орбитала кисеоника и водоника, корелацијски дијаграм атомских и молекулских орбитала за молекул воде. Вибрациони модови молекула воде. 3.Водоничне везе: Однос и динамика ковалентне О-H и водоничне О…H везе у води. Водоничне везе у чистој води,водоничне везе у води са малом, средњом и великом концентрацијом јона у води. Молекуларне вибрације и апсорпција воде. Јонизација воде. Молекуларни модели. 4. Агрегатна стања воде. Теорија и експерименти. Организација воде у течној води, вода као течни кристал, кластери, чврсто стање, ексклузиона зона (ЕЗ) 5.Интрацелуларна и екстрацелуларна вода: Садржај екстрацелуларне течности, садржај интрацелуларне течности. Регулациони биолошки механизми. Аквапорини. 6.Интеракција воде са биомолекулима. Хидрофобност и хидрофилност. Интеракција са амино киселинама и протеинима, шећерима, нуклеинским киселинама, ДНК, липидима и др. 7.Интеракција вода-светлости: у УВ, ВИС, ИР и терахерц домену. Представљање и анализа резултата класичним методама 8. Блиска инфрацрвена спектроскопија. Акваграми. Основе акваграма, основни подаци за прављење акваграма. Предности акваграма у односу на класичне методе. 9. ФТИР микроспектроскопија воде и интеракције воде са различитим материјалима - метали, биоматеријали. 10. Екстремно слаба емисиона поља. Интеракција са водом. Вода као информациони систем.

садржај практичне наставе

1. ВИС-НИР спектроскопија: карактеризација различитих типова воде коришћењем акваграма као графичког приказа: минералне воде, водених раствора глукозе и натријум хлорида, плодове воде - у случају нормалног и патолошког стања. 2. ФТИР-микроспектроскопија: мерење величине ексклузионе зоне уз различите метале (алуминијум, бакар, волфрам и сребро) и биоматеријале (колаген). Спектроскопска карактеризација воде у ексклузионој зони. Компаративна испитивања методом Опто-магнетне спектроскопије. Утврђивање парамагнетних и дијамагнетних својстава воде и како се она мењају у зависности од њене интеракције са различитим материјалима 3. ФТИР спектроскопија воде изложене дејству сунчеве светлости. Идентификација промена у спектру воде коришћењем мултиваријационе анализе и утврђивање промена организације воде под дејством сунчеве светлости. 4. ВИС-НИР, ФТИР и Опто-магнетна спектроскопија воде изложене дејству променљивог магнетног поља. Одређивање магнетне сусцептибилности воде и водених раствора. Утврђивање утицаја магнетног поља на водоничне везе у воду и организацију воде коришћењем мултиваријационе анализе.

услов похађања

Уписане докторске студије

ресурси

[1] Мунћан, Ј., Писани материјал са предавања [2] Оптички дигитални микроскоп ( увећање x 1000), Keyence VHX-100, USA [3] FTIR микроскоп и спектрометар (PerkinElmer) [4] UV-VIS-NIR спектрометар (PerkinElmer)

фонд часова

укупан фонд часова: 35

активна настава (теоријска)

ново градиво: 10
разрада и примери (рекапитулација): 2

активна настава (практична)

аудиторне вежбе: 2
лабораторијске вежбе: 8
рачунски задаци: 0
семинарски рад: 3
пројекат: 0
консултације: 1
дискусија/радионица: 0
студијски истраживачки рад: 0

провера знања

преглед и оцена рачунских задатака: 0
преглед и оцена лабораторијских извештаја: 2
преглед и оцена семинарских радова: 2
преглед и оцена пројекта: 0
колоквијум са оцењивањем: 2
тест са оцењивањем: 0
завршни испит: 3

провера знања (укупно 100 поена)

активност у току предавања: 10
тест/колоквијум: 30
лабораторијска вежбања: 10
рачунски задаци: 0
семинарски рад: 20
пројекат: 0
завршни испит: 30
услов за излазак на испит (потребан број поена): 35

литература

Pollack G. H. , The Fourth Phase of Water: Beyond Solid, Liquid, and Vapor, Ebner and Sons Publishers, Seattle, Washington, 2013,; Pollack, G., Cells, gels, and engines of life, Ebner and Sons Publishers, Seattle, Washington, 2001.; Tsenkova R., Introduction Aquaphotomics: dynamic spectroscopy of aqueous and biological systems describes peculiarities of water, JNIRS, 17, 303-314, 2009; Marechal Y., Water Molecule: The Physics and Chemistry of Water, Aqueous and Bio Media, Elsevier B.V. , Italy, 2007;