Lézercsipesz Működési elve Biofizikai alkalmazásai.

Az előadások a következő témára: "Lézercsipesz Működési elve Biofizikai alkalmazásai."— Előadás másolata:

1 Lézercsipesz Működési elve Biofizikai alkalmazásai

2 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

3

4

5 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 1.2-1.4-es numerikus apertúrájú objektívet alkalmaznak.Általában 1.2-1.4-es numerikus apertúrájú objektívet alkalmaznak.

6 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

7

8 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

9

10 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

11 Egy invertált Zeiss mikroszkóp alapú lézercsipeszt használtak.

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

13

14 420 ± 43 pN*nm^2 értékűnek számolták a dsDNS torziomodulusát a mérés alapján, (a DNS relatív megnyúlása 0.5-0.75 volt)420 ± 43 pN*nm^2 értékűnek számolták a dsDNS torziomodulusát a mérés alapján, (a DNS relatív megnyúlása 0.5-0.75 volt)

15 Felhasznált irodalom:  http://en.wikipedia.org/wiki/Optical_tweezers  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, 058301 (2006).  Péter Galajda and Pál Ormos, Orientation of flat particles in optical tweezers by linearly polarized light, Opt. Express, 11 5 446-451 (2003)  http://www.szbk.u- szeged.hu/ormosgroup/torque/torque.html