En ny kraft för optiska pincetter upptäckt
När man studerar biologiska celler med optisk pincett är ett stort problem den skada som verktyget orsakar cellen. Giovanni Volpe, forskare vid Göteborgs universitet, har upptäckt en ny typ av kraft som rejält minskar den optiska pincettens ljusanvändning – och förbättrar experiment på alla typer av celler och partiklar.
Illustration av en optisk pincett.
– Vi kallar den "intra-cavity feedback force". Grundidén är att mängden laserljus som används för att hålla fast en partikel eller cell ändras automatiskt beroende på var partikeln befinner sig. När partikeln är i fokus stängs lasern av. När partikeln försöker fly sätts lasern på igen, säger Giovanni Volpe, docent vid institutionen för fysik, Göteborgs universitet.
Upptäckt en tredje kraft
En optisk pincett är en fokuserad laserstråle som kan hålla fast partiklar. Tidigare har två olika typer av krafter som genereras av verktyget identifierats: gradient force (partikeln rör sig mot laserns intensitet) och scattering force (partikeln pressas mot lasern). Giovanni Volpe och hans team har nu upptäckt en tredje typ av kraft inom fältet, och ett nytt sätt att konstruera optiska pincetter. Dessa genombrott kan komma att kraftigt förbättra studerandet av enskilda biologiska celler.
– Vår nya metod innebär att i vissa fall upp till 100 gånger mindre ljus behövs, jämfört med när man använder en traditionell optisk pincett, säger Giovanni Volpe.
Genom att använda mindre ljus orsakas mindre skada på cellen som studeras.
Experiment blir mer verklighetstrogna
En ljussnål optisk pincett kan vara användbar för att studera celler som vanligtvis är suspenderade i en lösning – en blodcell eller en jästcell, till exempel – och som forskare skulle vilja studera under en längre tidsperiod.
– Ett stort problem när man använder optiska pincetter är att laserljuset höjer cellens temperatur, vilket är skadligt. En ökning på 10 grader är kanske förödande, medan en ökning på 0,1 grader är helt oskadlig. Alltså ger det stor skillnad om möjligheten finns att använda mindre ljus och därmed begränsa temperaturhöjningen. Experiment kan göras mer realistiska i förhållande till cellens naturliga livscykel, säger Giovanni Volpe.
Resultaten publiceras i Nature Communications.
Artikel: Intracavity optical trapping of microscopic particles in a ring-cavity fiber laser
Bilder:
Illustration av en optisk pincett. Illustration: Giovanni Volpe
Porträtt av Giovanni Volpe (GU).
Kontakt:
Giovanni Volpe, lektor vid institutionen för fysik, Göteborgs universitet.
giovanni.volpe@physics.gu.se, +46 31 786 9137, 0766-229137