光钳(Opticaltweezer)技术诞生于20世纪80年代,发展于90年代。其基本原理是:当一个微粒(如一个与生物大分子结合的硅珠)处于一个强度按高斯分布的激光光束中时,由于光场强度的空间变化,光束将对微粒产生一种梯度压力,驱使其移向光束中心,并使其稳定在那里。这样,激光束就似“钳子”将粒子牢牢地钳住,并令其随光束人为地移动。光钳施加在微粒上的压力取决于光的波长、光束的宽度及功率等。当激光器的功率为几毫瓦到几瓦时,施加于尺寸为微米大小的微粒上的力大约为几个到几百皮(10-10)牛顿。为了不使激光被生物组织强烈吸收,为了不使激光被生物组织强烈吸收,光钳一般使用近红外激光器光源。光钳技术的重要应用是,用以研究和观测与肌肉收缩、细胞分裂、蛋白质合成等密切相关的一类蛋白质——分子马达。研究时,将一个微米大小的硅珠或聚苯乙烯珠与这些分子马达接在一起,在显微镜下用光钳钳住小珠,启动分子马达,就可以测量出分子马达运动时产生的力。德国学者已经用激光在卵细胞膜上打孔,用光钳将精子抓住并送入卵细胞,大大提高了体外受精的成功率。今后,新一代的光钳将具备施力的反馈机制,使光钳加在捕捉的离子上的力能改变其大小,从而研究影响分子马达的各种因素。光钳还可以用来对细胞进行各种加工等。因此,光钳将在细胞工程技术方面发挥重要的作用。
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