چگونه انبرک‌های نوری پیشرفته دستکاری سلول را متحول کرده‌اند

به گزارش گروه دانشگاه خبرزگایر دانشجو، انبرک نوری (OT)، که به‌عنوان تله‌های نوری نیز شناخته می‌شوند، پرتو‌های لیزری بسیار متمرکزی هستند که می‌توانند برای به دام انداختن و دستکاری اشیا میکروسکوپی با نیروی غیرتماسی استفاده شوند. OT‌ها در طیف گسترده‌ای از حوزه‌ها در مقیاس نانو و میکرو به کار می‌روند. این ابزار‌ها به ویژه در دستکاری اشیا زیستی از جمله سلول‌های انسانی قابل استفاده هستند.

یک بررسی جدید منتشر شده در The European Physical Journal Plus آخرین دستاورد‌های انبرک نوری در دهه‌های اخیر را نشان می‌دهد. این بررسی توسط محققان کالج علوم و مهندسی اطلاعات، دانشگاه نورث ایسترن، انجام شده است.

هو از محققان این پروژه می‌گوید: «سلول واحد اساسی زندگی انسان است. اگر ما بتوانیم جهش، تکثیر و نکروز سلول‌ها را درک کنیم، بیماری‌های داخل بدن انسان در سطح سلول کشف و درمان می‌شوند. بنابراین، انبرک‌های نوری را می‌توان به عنوان ابزاری در نظر گرفت که برای محدود کردن این مولکول‌ها استفاده می‌شود تا اندازه‌گیری زیستی دقیق‌تر بتواند تغییرات یک سلول، از جمله پروتئین، میتوکندری و DNA را ثبت کند.»

نویسندگان با توضیح تاریخچه OT‌ها که به کار‌های جیمز کلرک ماکسول برمی‌گردد و این واقعیت که نور می‌تواند دارای تکانه باشد، مقاله خود را شروع می‌کنند. بنابراین، تکانه نور می‌تواند یک اثر مکانیکی در ماده ایجاد کند. این مفهوم بعد‌ها به این ایده تبدیل شد که ذرات کوچک می‌توانند توسط دستگاه‌های نوری معلق شوند.

OT‌ها اکنون به مرحله‌ای رسیده‌اند که می‌توان از آن‌ها برای به دام انداختن، دسته‌بندی، انتقال و غنی‌سازی ذرات مختلف زیستی استفاده کرد. برای کار‌های پیچیده‌تر و ظریف‌تر، پرتو‌های نوری منفرد اکنون توسط دستگاه‌هایی مانند مدولاتور‌های آکوستو-اپتیک و آینه‌های ارتعاشی الکتریکی تقویت می‌شوند.

محققان اضافه می‌کنند که OT‌ها می‌توانند برای همراهی با یک میکروسکوپ جدید استفاده شوند تا ریزساختار متشکل از ذرات میکرو/نانو را آشکار کنند. این بدان معناست که OT‌ها میتوانند به‌عنوان انگشت انسان عمل کنند که این ذرات را با ظرافت نگه می‌دارد در حالی که میکروسکوپ فرصت این را پیدا می‌کند تا آن‌ها را کاوش کند.

این تیم مزایایی را که OT‌ها نسبت به روش‌های مشابه ارائه می‌دهند، مانند میکروسکوپ‌های نیروی اتمی (AFM)، انبرک‌های مغناطیسی (MT) و انبرک‌های صوتی (AT) تشریح کردند. این مزایا شامل ارائه قدرت نیروی ظریف‌تر و ماهیت غیر تهاجمی هستند.

این بدان معناست که دستکاری نوری و OT‌ها به طور خاص در زمینه‌های مختلفی مانند زیست شناسی، فارماکولوژی و زمینه‌های تحقیقات بالینی کاربرد‌هایی پیدا کرده‌اند.

هو در پایان گفت: «با توجه به کاربرد‌های بالقوه دنیای واقعی OT هنوز راه زیادی در پیش است. به‌عنوان مثال، مشکل قرار گرفتن در معرض تابش سلول‌ها یا پروتئین‌ها باید بهبود یابد. علاوه بر این، دستیابی به پایداری الگو‌های نوری در برابر ذرات در مقیاس زیر میکرون همچنان دشوار است، که نیازمند تنظیم نوری پیچیده است. اگرچه این موضوع می‌تواند منجر به سردرگمی و حتی گاهی اوقات ناامیدی شود. دستاورد‌های جذاب به ما انگیزه می‌دهند تا پیشرفت این فناوری را تسهیل کنیم.»