0

0
0

文字

分享

0
0
0

處理細胞的利器:光鉗(光鑷)

科景_96
・2011/02/07 ・811字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 500 ・六年級
相關標籤: 光鉗 (2)

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

Original publish date:Oct 25, 2000

編輯 Vincent Liu 報導

哈佛的科學家們,將單個細胞一個接著一個連接起來,製作了十分精巧的雕飾品,看起來就像是建築物的磚塊。這項的工藝技術不僅是簡單的微小美學(micro-aesthetics)的練習,它可能有一天可以被用來當作生物感測器,或甚至是替代器官。

光鉗(光鑷)@維基
光鉗(光鑷)@維基

光鉗發明於1980年代末期,看起來似乎是很微不足道的光,因著電的交互作用,可以對物質施予一個力量。藉著兩道或三道交互作用的雷射光束組成的強大的光場(light field),小物質在光場的交會處被固定住。當雷射光束的移動,這樣的捕捉器(trap)成為一組的鑷子拖拉著物體。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

以這樣的方法去移動一個細胞或單分子必須要依附在一個大的操作手把上,就如一個微小的塑膠球(microscope plastic bead:塑膠材料做的小球,直徑數微米,可利用化學方式依附生物分子)。如果小球被拉動,分子或細胞也會隨之移動。George Whitesides和他的研究伙伴使用雷射光束作為精巧處理細胞建構的工具-光鉗(optical tweezer)。他們在期刊Angewandte Chemie中發表將聚苯乙烯小球釘住到紅血球(erythrocytes)的表面,移動它們的位置。Whitesides實驗室的小球勾住在紅血球表面的分子懸掛物。他們下一步從麥芽精(wheat germ)中萃取蛋白質,其蛋白質可與紅血球或其他細胞的表面分子相結合,並被小球辨識固定之。所以每個小球可以釘住一個或數個細胞,並且允許研究人員去建構一個不同的排列,如串鏈或環狀物。只要組合完成就不能這樣的鑷子分開了。這樣的方法不僅僅只限於細胞。只要小物質連接到適當的分子,在原理上,都能夠這樣被處理。

最後的結構可以作用像微小生物感測器裝置,比如可以被用來研究對於如何將細胞組合到真實的組織過程中有一個新的的理解。在一個準確適當的時間和必要位置的控制上,可以自動化的連結不同的細胞,去製造新的組織和器官。

參考來源:

相關連結:

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

 

文章難易度
科景_96
426 篇文章 ・ 7 位粉絲
Sciscape成立於1999年4月,為一非營利的專業科學新聞網站。

0

1
1

文字

分享

0
1
1
【2018年諾貝爾物理學獎】劃開時代的雷射物理工具
PanSci_96
・2018/10/02 ・1127字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 501 ・六年級

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

今年的物理獎表揚了得主們在雷射物理領域的貢獻。所謂雷射,便是「通過受激輻射產生的光放大」,這種密度高的窄小光束,可以在極小的範圍內以高能量切割、鑽孔……。不但可用於各式手術,甚至是各項娛樂燈光秀,可說是改變了我們的生活。 

來自美國的得主 Arthur Ashkin 得獎的理由是發明了光鉗 (Optical Tweezers) 與其在生物系統上的應用。什麼是光鉗呢?它是一種通過高度聚焦的雷射光束可以移動極~微小物體的裝置。(能量量級通常為皮牛頓級)

這種技術可以用於移動細胞或病毒顆粒,把細胞捏成各種形狀,或者冷卻原子。由於光鉗可以精準地直接作用於細胞甚至更小的目標,在光鉗生物學方面的應用越來越廣泛,比如在對的時間、對的控制下,自動化地連結不同的細胞,去製造新的組織和器官,它可以用來研究和操作DNA、蛋白質、酶甚至是單個分子。

光鉗 (Optical Tweezers)  source:Nobel Prize@Twitter

至於另一組得獎者──來自法國的 Gérard Mourou 以及有史以來第三位獲得物理獎的女性得主 Donna Strickland 則是在光纖雷射啁啾放大系統 (Chirped Pulse Amplification, CPA) 方面有卓越貢獻。(在這邊一定要多說一下 Donna Strickland 有多厲害 (?),她這次獲獎的研究基礎是她的博士論文!)

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

CPA 系統突破了過去的瓶頸、增強了雷射脈衝,讓它的峰率得以指數成長。使得雷射可以應用的範圍更加廣泛,包括目前在醫療與工業已經相對常見應用在精密雷射手術如眼科手術、除斑與精密材料切刻。

光纖雷射啁啾放大系統 (Chirped Pulse Amplification, CPA)  source:Nobel Prize@Twitter

 

泛科小教室~:光鉗原理

雷射光為同方向性的光,透過透鏡聚焦後會產生類似腰身的東西,而這腰身使得粒子受到光子撞擊的方向不再是同方向。

source:Wikipedia

左圖表示當雷射光的光子撞擊到微粒時,左邊與右邊的光子會進入微粒,並產生偏折與變慢;變慢表示動量下降,這些光子損失的動量會給微粒,因此造成移動。而匯聚過的雷射光聚有腰身,因此原本的1號光會跑到中間線的另一邊,對微粒造成的力會是前面的相反,這樣粒子會來回震盪,最後停留在腰身點上。

簡單的說就是,透過透鏡會聚的雷射光打到微粒上時會前進一下、通過腰身後會得到一個反方向的力、然後停在固定的位置上,因此可以將一個微粒擺在固定位置;這種感覺就是將一道有腰身的雷射光變成一條纏在微粒上的彈簧,最終彈簧停止運動後,會停在腰身那個點上,這就是「光鉗原理」。

PanSci_96
1219 篇文章 ・ 2184 位粉絲
PanSci的編輯部帳號,會發自產內容跟各種消息喔。