Оптические системы микроманипуляции JPK на микроскопах Nikon

Современные биотехнологии всё больше нуждаются в устройствах, способных перемещать в пространстве одиночные биомолекулы, клетки и другие микрообъекты. Первый такой прибор, лазерный оптический пинцет, был разработан ещё в 1986 году, и с каждым годом в этой области появляются всё новые и новые технические решения.

Технология:

Оптические пинцеты используют луч лазера для перемещения микроскопических объектов. Лазерный свет обладает высокой монохроматичностью, вследствие чего его можно сфокусировать в область, размер которой сравним с размерами микрообъектов. Такой сфокусированный луч лазера представляет собой эффективную потенциальную яму для диэлектрических частиц. Взаимодействие электрического поля волны лазера и диэлектрического момента частицы ведет к возникновению возвращающей силы, таким образом частица оказывается “в ловушке”. Прикрепляя ковалентно к подобным частицам (чаще всего это полистериновые бусины) различные молекулы, можно с большой точностью манипулировать ими в пространстве.

Применение:

Оптические пинцеты используются для микроманипуляций с различными материалами как в биологических, так и в промышленных областях, например, при работе с клетками, вирусами, органеллами, коллоидами и металлическими частицами. Оптические ловушки очень чувствительны при детектировании движения диэлектрических частиц в субнанометровом диапазоне. Также возможно изучение отдельных молекул с помощью присоединения к шарикам и их манипулированием в лазерной ловушке. Этот метод широко используется для изучения физических свойств ДНК и исследования молекулярных взаимодействий. Можно количественно измерить силы взаимодействия в диапазоне от 1 до 500 пН.

Конфигурация микроскопа:

Оптические бесконтактные системы манипуляции JPK Instruments в сочетании с исследовательскими микроскопами Nikon Eclipse Ti или Nikon Eclipse Ni представляют собой мощный инструмент для работы с образцами размером до нескольких нанометров.
Базовая конфигурация для оптического микроманипулятора включает высокоапертурный масляноиммерсионный объектив для частиц, взвешенных в водной среде, мощный лазер (чаще всего инфракрасный для работы с живыми объектами, чтобы избежать повреждения клеток), пьезо-столик для ультраточного перемещения, оптика для манипуляций положением пучка, детектор позиционирования и источник освещения в сочетании с ПЗС камерой.
Объективы Nikon с непревзойденным по величине рабочим расстоянием обеспечивают легкий доступ к образцам и пространство для манипуляций. Для расширения функционала системы можно добавить приспособления для дифференциально-интерференционного контраста (ДИК), а также конфокальную приставку (Nikon C2+ или Nikon A1+).