научный руководитель: , зав. лабораторией Самарского филиала Физического института им. , Самара, *****@***smr. ru

Тезисы

Наиболее перспективным инструментом, с помощью которого можно работать с органоидами живой клетки, является лазерный пинцет. Но для его успешного использования нужно точно подбирать мощность излучения, создающую силу захвата. Данных в литературе о том, как это сделать, нет. Поэтому исследование зависимости силы захвата частиц от мощности лазера является актуальной темой.

Экспериментальная часть: "Предварительное проведение экспериментов по манипуляции клетками дрожжей". Цель: определить при каких мощностях лазерного пинцета возможно осуществить захват клеток дрожжей. Создать расчетную программу для расчета необходимой силы захвата.

1. Методика: в опыте использовался лазерный пинцет с длиной волны 490 нм, мощностью излучения от 1,5 мвт до 20 мвт, с помощью которого осуществлялся захват клеток пекарских дрожжей (диаметром  4, 6, 8 мкм). Затем захваченные клетки перемещали на расстояние 20 мкм с максимально возможной скоростью. Определялась скорость перемещения клеток.

Минимальное время перемещения клеток пекарских дрожжей различного диаметра для различных мощностей лазерного излучения


Мощность Р, мВт

Перемещение S, мкм

Время перемещения, с

D=8 мкм

D=6 мкм

D=4 мкм

1,5

20

18,25

15,53

2,5

7,63

4,09

5

5,22

4,15

2,65

7,5

4,56

3,4

2,17

10

4,15

2,25

1,76

12,5

2,91

2,07

1,51

15

2,41

1,95

1,23

18

1,97

1,68

1,08

20

1,38

1,28

0,97

По этим данным была определена зависимость силы захвата микрообъекта от мощности лазерного пинцета. В результате этого мы получили три функции, описывающие зависимость между силой захвата клетки и мощностью лазера.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

 

2. Методика: На основании этих функций мы создали программу на языке QBASIC, которая рассчитывает мощность лазера, необходимую для создания заданной силы захвата. Результаты исследования: была создана расчетная программа.

Выводы: 1. Зависимость силы захвата клеток лазерным пинцетом от мощности излучения почти линейная. 2.  Видимых повреждений клеток дрожжей при манипуляции ими лазерным пинцетом мощностью от 1,5 до 20 мвт не наблюдается.

Для изучения микрообъектов можно использовать лазерный пинцет с длиной волны 490 нм, мощностью от 1,5 до 20 мвт, т. к. он не вызывает видимых повреждений. При этом нужно пользоваться расчетной программой для выбора оптимальной мощности лазера. Эта программа была создана нами на основе данных, полученных при перемещении клеток дрожжей лазерным пинцетом.  Автор надеется, что результаты работы помогут внедрить  лазерный пинцет для изучения клетки вместо микроинструментов. Полученные результаты описывают зависимость силы захвата микрообъекта от мощности лазерного пинцета и являются абсолютно новыми, т. к. исследования на эту тему не проводились. В то же время они являются необходимыми для правильного выбора мощности лазерного пинцета в каждом конкретном исследовании.

Список литературы

1.Чу С., Лазерный захват нейтральных частиц, В мире науки, № 4, 1992, с. 41-47.

2. Greulich, G. Leitz, Light as microsensor and micromanipulator: laser microbeams and optical tweezers, Experimental Technique of Physics, v. 40, n. 1, 1994.

3.Legget, Laser traps can have detrimental effects on cell division, Biophotonics  International, March 1998, pp 60-61.

4.Lewis, Special delivery for Sperm, Photonics Spectra, 1996.

6.Padgett, Optical tweezers and spanners, Phys. World, September 1997.

5.Rowwel, Laser tweezers help in study of bacterial motior, Biophotonics  International, March 2001, pp. 52.

7.Sonec, In situ microparticle  analysis of marine phytoplankton cells with infrared laser-based optical tweezers, Applied Optics, № 33, 1995.

8. Wright, Sonek, Laser Trapping in cell biology, IEEE Journal of Quantum Electronics, v. 26, n. 12, 1990.