激光技术在生物科学中的应用|百家乐网app

本文摘要:随着激光技术、光谱技术、显微镜技术和光纤技术的快速发展,它们在生物科学研究和医学临床中的应用越来越被理解和普遍,并已成为现代生命科学中最重要的工具,给它带来革命性的变化。

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随着激光技术、光谱技术、显微镜技术和光纤技术的快速发展,它们在生物科学研究和医学临床中的应用越来越被理解和普遍,并已成为现代生命科学中最重要的工具,给它带来革命性的变化。荧光探针和激光扫描全温显微镜拼读的基本原理是,将激光束在细胞内给定的指定深度上,以相似的线性度,探测到单个分子的较大光斑,并在细胞内某一深度上进行扫描,从而通过光学系统可以获得细胞某一层面的清晰图像。倒计时改变激光探测的深度,在一系列层上扫描,最终获得整个细胞的三维图像。目前,人们通过使用大约数千个与细胞中不同分子(或离子)特异性融合的荧光探针,有必要观察活细胞中最重要的生物分子的取向、运动以及与其他分子的相互作用。

如观察细胞骨架上的微管、微丝和中间纤维,仔细观察信号转导途径中各种最重要的酶和信使分子,利用基因重组技术将自身数量的荧光蛋白引入细胞,用激光扫描量热显微镜研究基因传递、细胞内蛋白相互作用和细胞内通讯等。荧光探针、荧光蛋白和激光全温显微镜法术的融合,让人需要在细胞中看到一个简单多彩的世界。

多光子荧光光学技术目前红外氩激光使用的是全温显微镜光学拼片,因此有可能对活细胞造成损伤。使用多光子,如多光子激发,至少有以下三个优点:一是由于近红外光激发,对活细胞的损伤大大增加;第二,由于近红外光的透过率低于红外光在组织中的透过率,可以观察到样品更深层的荧光光学;第三,许多用于可见光区甚至紫色区的荧光探针已经不能使用了。这项技术主要用于高强度红外激光,使得双光子的激发效率与短波长单光子非常相似。

有几种激光器可以满足这种拒绝。光镊和单分子操纵子光镊产生于80年代,发展于90年代。它的基本原理是:当一个粒子(如与生物大分子融合的硅珠)处于高斯强度分布的激光束中时,由于光场强度的空间变化,光束会对粒子产生梯度压力,抵抗它穿越光束中心,使其在那里稳定。

这样,激光束就像一把钳子,牢牢地夹住粒子,使它们随着光束人为地移动。光镊对粒子产生的压力是不同的,比如光的波长、光束的宽度和功率等。当激光的功率为几毫瓦到几瓦时,在微米大小的粒子上产生的力大约为几个到几百微微牛顿。光镊通常用于近红外激光光源,以防止激光被生物组织吸入。

光镊最重要的应用是研究和观察一类与肌肉扩张、细胞分裂和蛋白质制备密切相关的蛋白质分子马达。在研究中,一个微米大小的硅珠或聚苯乙烯珠与这些分子马达相连,分子马达运动时产生的力可以通过在显微镜下用光钩钩住珠并启动分子马达来测量。德国学者已经在卵膜上使用激光纸带,并使用光学挂钩将精子逸出并送入卵细胞,大大提高了体外受精的成功率。未来新一代光镊将不会有施力的反馈机制,使光镊对狩猎离子施加的力可以改变其大小,从而研究影响分子马达的各种因素。

光镊还可以用来对细胞进行各种处理。因此,光镊将在细胞工程技术中发挥最重要的作用。

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