Lézercsipesz Működési elve Biofizikai alkalmazásai

Kepler megfigyelte, hogy az üstökös csóvája mindig a Naptól elfelé mutat, a fény hatásának feltételezte a csóva létrejöttétKepler megfigyelte, hogy az üstökös csóvája mindig a Naptól elfelé mutat, a fény hatásának feltételezte a csóva létrejöttét Arthur Ashkin vette észre elsőnek a fény hatását mikrométeres méretű tárgyakra (1970)Arthur Ashkin vette észre elsőnek a fény hatását mikrométeres méretű tárgyakra (1970) Pár évvel később kollégáival elkészítették az első lézer csipesztPár évvel később kollégáival elkészítették az első lézer csipeszt A 80as évek végén megtörtént az első biológiai alkalmazás: dohány mozaik vírus, Coli baktérium csapdázásaA 80as évek végén megtörtént az első biológiai alkalmazás: dohány mozaik vírus, Coli baktérium csapdázása

Nd:YAG lézer (1064 nm-es hullámhossz) gyakran használatos, mivel a csapdázandó mintában leggyakrabban előforduló anyagoknak (pl.: víznek) alacsony az abszorpciója ezen a hullámhosszon.Nd:YAG lézer (1064 nm-es hullámhossz) gyakran használatos, mivel a csapdázandó mintában leggyakrabban előforduló anyagoknak (pl.: víznek) alacsony az abszorpciója ezen a hullámhosszon. Így elkerülhető a minta sérülése a lézerfény abszorpciója miatt.Így elkerülhető a minta sérülése a lézerfény abszorpciója miatt. Általában es numerikus apertúrájú objektívet alkalmaznak.Általában es numerikus apertúrájú objektívet alkalmaznak.

Csapdázási erő mérése Egy bizonyos tartományon belül a csapdázási erő lineárisan függ a az optikai tengelytől való távolságtólEgy bizonyos tartományon belül a csapdázási erő lineárisan függ a az optikai tengelytől való távolságtól Gömb alakú csapdázott objektum esetén folyadékot áramoltatva a Stokes-törvény segítségével kiszámolható a csapdázási erőGömb alakú csapdázott objektum esetén folyadékot áramoltatva a Stokes-törvény segítségével kiszámolható a csapdázási erő A csapdázott részecske brown- mozgásának megváltozását mérve a rezgés paramétereiből megkapható a csapda erejeA csapdázott részecske brown- mozgásának megváltozását mérve a rezgés paramétereiből megkapható a csapda ereje

Biológiai, biofizikai alkalmazásai Lézercsipesz segítségével sikeresen tanulmányozták a sejtek citoszkeletonját, és önálló helyváltoztatásra képes sejtek mozgásátLézercsipesz segítségével sikeresen tanulmányozták a sejtek citoszkeletonját, és önálló helyváltoztatásra képes sejtek mozgását Megmérték biopolimerek viszko-elasztikus tulajdonságaitMegmérték biopolimerek viszko-elasztikus tulajdonságait A lézercsipesz lehetővé tette biológiai motormolekulák dinamikájának és erejének megfigyelését egy darab molekula szintjénA lézercsipesz lehetővé tette biológiai motormolekulák dinamikájának és erejének megfigyelését egy darab molekula szintjén

Az SzBK biofizikai intézetében lézercsipesszel a DNS torziómodulusának meghatározását végeztékAz SzBK biofizikai intézetében lézercsipesszel a DNS torziómodulusának meghatározását végezték A DNS molekula egyik végére egy korongot (2 µm) kötöttek, a DNS másik végét a felülethez rögzítettékA DNS molekula egyik végére egy korongot (2 µm) kötöttek, a DNS másik végét a felülethez rögzítették A felületeket streptavidin-nel vonták be, amihez a végein biotin-nal ellátott DNS molekula így hozzákötődöttA felületeket streptavidin-nel vonták be, amihez a végein biotin-nal ellátott DNS molekula így hozzákötődött Lineárisan poláros csapdázó fény esetén a DNS láncot a hozzácsatolt korong a polarizáció síkjába forgatjaLineárisan poláros csapdázó fény esetén a DNS láncot a hozzácsatolt korong a polarizáció síkjába forgatja

Egy invertált Zeiss mikroszkóp alapú lézercsipeszt használtak.

λ/2 lemezzel a polarizáció síkja forgatható, így a DNS molekula megcsavarható

420 ± 43 pN*nm^2 értékűnek számolták a dsDNS torziomodulusát a mérés alapján, (a DNS relatív megnyúlása volt)420 ± 43 pN*nm^2 értékűnek számolták a dsDNS torziomodulusát a mérés alapján, (a DNS relatív megnyúlása volt)

Felhasznált irodalom:   László Oroszi, Péter Galajda, Huba Kirei, Sándor Bottka, and Pál Ormos, Direct Measurement of Torque in an Optical Trap and Its Application to Double-Strand DNA, Phys. Rev. Lett. 97, (2006).  Péter Galajda and Pál Ormos, Orientation of flat particles in optical tweezers by linearly polarized light, Opt. Express, (2003)  szeged.hu/ormosgroup/torque/torque.html