Метод оптического пинцета для определения сил взаимодействия и микромеханических характеристик клеток

• Автор: Хохлова, Мария Дмитриевна
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 148 с. : ил.

Оглавление

Оглавление
Введение
Глава I
Обзор литературы: метод оптического пинцета для исследования упругих и агрегационных свойств эритроцитов

1. Принцип работы оптического пинцета

1.1. История создания и принцип работы оптического пинцета

1.1.1. Рассмотрение принципов работы оптического пинцета в приближении геометрической оптики

1.1.2. Рассмотрение работы оптического пинцета в приближении Рэлея

1.1.3. Расчет сил оптического захвата для частиц сравнимого с длиной волны размера

1.2. Принципиальная экспериментальная схема оптического пинцета
1.3. Пределы возможности захвата частиц в оптическую ловушку
2. Методы калибровки установки оптического пинцета
2.1. Калибровка силы оптического захвата микрообъекта по силе вязкого трения
2.2. Калибровка силы оптического захвата микрообъекта по броуновскому движению
2.3. Калибровка силы оптического захвата по определению его динамики
3. Практические реализации экспериментальных установок оптического пинцета
3.1. Многолучевой оптический пинцет
Оглавление
3.2. Особенности калибровки многолучевого оптического пинцета
3.3. Оптический пинцет на суперконтинууме
3.4. Волоконно-оптический пинцет
4. Применения и задачи, решаемые методом оптического пинцета
5. Реологические свойства крови. Методы исследования агрегации эритроцитов и их эластичных свойств
5.1. Эритроциты: функции и строение
5.2. Агрегация эритроцитов: описание и механизмы
5.3. Методы изучения агрегации эритроцитов
5.3.1. Методика измерения скорости оседания эритроцитов
5.3.2. Метод втягивания клеток в микропипетку
5.3.3. Фотометрические методы оценки агрегационных свойств клеток
5.3.4. Электронная микроскопия для исследования агрегации эритроцитов
5.3.5. Атомно-силовая микроскопия для исследования агрегации эритроцитов
5.3.6. Оптическая микроскопия для исследования агрегации эритроцитов
5.3.7. Метод оптического пинцета для исследования агрегации эритроцитов
5.4. Деформируемость и эластичные свойства эритроцитов
5.4.1. Локальные методы исследования механических свойств эритроцитов
5.4.2. Методы исследования механических свойств одиночных эритроцитов как цельной клетки
5.5. Фликкер эритроцитов: описание и методы исследования
Оглавление

Глава II
Изучение вязкоупругих свойств одиночных эритроцитов методами активной и пассивной микрореологии в оптическом пинцете
1. Материалы и методы для диагностики микромеханических свойств эритроцитов
1.1. Схема экспериментальной установки двухлучевого оптического пинцета
1.2. Система регистрации малых смещений микрообъектов, локализованных в оптических ловушках
2. Калибровка оптического захвата микрочастиц и более сложных микрообъектов — краев эритроцитов
2.1. Управление полистироловыми частицами, калибровка аку-стооптического дефлектора
2.2. Калибровка оптического захвата микросфер: метод пассивной микрорсологии для измерения авто- и кросс-корреляций смещений микрочастиц
2.3. Калибровка оптического захвата краев эритроцитов
2.3.1. Сравнение сил оптического захвата края эритроцита
и микросфсры
2.3.2. Сравнение силы оптического захвата микросферы и силы вязкости
2.3.3. Определение жесткости ловушки при оптическом захвате края эритроцита и эффективной жесткости клетки для малых деформаций
3. Диагностика упруго-вязких свойств одиночных эритроцитов
3.1. Метод пассивной микрореологии для определения упруговязких свойств одиночных эритроцитов
Обзор литературы: метод оптического пинцета для исследования упругих
Рис. 5: а. Принципиальная схема установки голографического оптического пинцета. б. Типичный вид голограммы и выстроенного с ее помощью массива микрочастиц. в. Возможность искусственного упорядочения микрочастиц, г. Сортировка микрочастиц по размеру с помощью метода голографического пинцета. [42,43]
Применение голограмм и других дифракционных оптических элементов дает возможность создавать не только лазерные пучки с гауссовым профилем, но так же и моды более высокого порядка, например, лагерр-гауссовы моды, позволяющие передавать захваченному объекту крутящий момент и вращать его внутри оптической ловушки [45,46].
3.2. Особенности калибровки многолучевого оптического пинцета
При работе с многолучевыми модификациями оптического пинцета зачастую возникают случаи, когда исследуемые объекты находятся в непосредственной близости друг от друга, будучи взвешенными в жидкости. Поэтому появляется необходимость учитывать гидродинамическое взаимодействие между ними как при калибровке сил оптического захвата этих объектов, так и при измерении сил взаимодействия между ними. В работе [34] проводится теоретический анализ гидродинамического взаимодействия в случае двух захваченных полистироловых частиц размером 1,000Ф0,025 мкм, взвешенных в воде. Рассматривается движение этих частиц в жидкости во внешнем потенциале оптической ловушки. Уравнение Ланжевена для стохастического движения частиц можно записать следующим образом: