激光光镊的渊源与特点

http://www.microimage.com.cnpeanut(2010-07-28 13:07:02)

激光光镊技术早期也称为激光捕获技术,它利用聚焦的激光束夹起并操纵细胞、细菌或原子等尺度约在几纳米到几十微米之间的微粒。早在1969年,光镊技术的发明人贝尔实验室的阿什金就首次实现了激光驱动微米粒子。此后他又发现微粒会在横向被吸入光束(当微粒的折射率大于周围介质折射率时)。在研究了这两种现象之后,他又利用相对传播的两束激光实现了双光束光阱。1970年,他利用多光束激光的三维势阱成功夹起并移动了水溶液中的小玻璃珠,后来这种激光夹持微粒的技术经过不断改进,所能捕获的粒子越来越小。1985年,阿什金开始采用单光束夹持细菌、病毒等微小生物体,并在1987年利用1064纳米的红外激光成功夹起病毒。但由于活性体对可视波段激光具有强烈的吸收作用,因此早期实验在对细菌的操作过程中存在活细胞损伤的问题,后来阿什金发现红外光对大多数生物细胞和有机体是相对透明的,所以为了避免损伤活细胞组织,在用于大多数生物研究的光镊装置中以800950纳米的红外激光配合一定的功率操作。
  光镊自诞生以来已在微米尺度量级的粒子操控和粒子间相互作用的研究中发挥了重要作用,成为这一尺度微粒的特有操控研究设备。由于它是用无形的光束来实现非机械接触弹性捕获微粒,因此不会对样品产生机械损伤,又由于光镊的所有机械部件离捕获对象的距离都远大于捕获对象的尺度,是遥控操作,因此几乎不干扰粒子的周围环境。生物微粒对红外光的穿透性等特点,也使光镊技术特别适于操控活体生物微粒,如细胞、细胞器(细胞内的线粒体、叶绿体、核糖体等微粒)以及生物大分子。同时,它对细胞或细胞器等生物微粒的生命活动干扰极小,整个操作体系涉及的细胞生存环境几乎等同于天然环境,细胞生命活动的变化得以完整保留,并以实时动态成像方式展现给研究者,这是其他方法所不具备的。

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