Nonlinear Optical Properties of Carotenoid and Chlorophyll Harmonophores
Notice bibliographique
Résumé
Information regarding the structure and function of living tissues and cells is instrumental to the advancement of cell biology and biophysics. Nonlinear optical microscopy can provide such information, but only certain biological structures generate nonlinear optical signals. Therefore, structural specificity can be achieved by introducing labels for nonlinear optical microscopy. Few studies exist in the literature about labels that facilitate harmonic generation, coined "harmonophores". This thesis consists of the first major investigation of harmonophores for third harmonic generation (THG) microscopy. Carotenoids and chlorophylls were investigated as potential harmonophores. Their nonlinear optical properties were studied by the THG ratio technique. In addition, a tunable refractometer was built in order to determine their second hyperpolarizability (γ). At 830 nm excitation wavelength, carotenoids and chlorophylls were found to have large negative γ values however, at 1028 nm, the sign of γ reversed for carotenoids and remained negative for chlorophylls. Consequently, at 1028 nm wavelength, THG signal is canceled with mixtures of carotenoids and chlorophylls. Furthermore, when such molecules are covalently bonded as dyads or interact within photosynthetic pigment-protein complexes, it is found that additive effects with the γ values still play a role, however, the overall γ value is also influenced by the intra-pigment and inter-pigment interaction. The nonlinear optical properties of aggregates containing chlorophylls and carotenoids were the target of subsequent investigations. Carotenoid aggregates were imaged with polarization-dependent second harmonic generation and THG microscopy. Both techniques revealed crystallographic information pertaining to H and J aggregates and β-carotene crystalline aggregates found in orange carrot. In order to demonstrate THG enhancement due to labeling, cultured cells were labeled with carotenoid incorporated liposomes. In addition, Drosophila melanogaster larvae muscle as well as keratin structures in the hair cortex were labeled with β-carotene. Polarization-dependent THG studies may be particularly useful in understanding the structural organization that occurs within biological structures containing carotenoids and chlorophylls such as photosynthetic pigment-protein complexes and carotenoid aggregates in plants and alga. Further, artificial labeling with carotenoids and chlorophylls may be useful in clinical applications since they are nontoxic, nutritionally valuable, and they can aid in visualizing structural changes in cellular components.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».