Laboratorium Manipulatorów Optycznych
Zastosowanie techniki laserowej do generowania sił optycznych w ostatnich latach znalazło szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach nauki, w szczególności w biologii i chemii. Umożliwia ono pomiary przemieszczeń i sił, odpowiednio z rozdzielczością nanometrów i pikoniutonów. W Laboratorium Manipulatorów Optycznych IF powstaje pierwsze na Politechnice Wrocławskiej stanowisko badawcze, wykorzystujące siły optyczne do manipulacji obiektami w skali mikro.
Możliwości pomiarowe w skali mikroskopowej znajdują szerokie praktyczne zastosowania w biologii. Szczypce optyczne wykorzystywane są do badań strukturalnych właściwości materiałów biologicznych, takich jak DNA, różnego rodzaju błon, komórek oraz ich części. Badania przy użyciu sił optycznych mogą być przeprowadzane wprost na strukturach biologicznych lub przy użyciu niewielkich dielektrycznych kulek przyłączanych do tych struktur. Technikę optycznych manipulatorów wykorzystuje się do badania mechanizmów i dynamiki na poziomie komórkowym i subkomórkowym. Zachowanie się wolnych nici DNA w roztworach jest relatywnie podobne do środowiska komórkowego. Możliwe jest zatem badanie ich właściwości fizycznych w tym środowisku. Badanie właściwości elastycznych DNA pod wpływem różnych czynników daje obraz ich interakcji z tymi czynnikami. Odgrywa to istotną rolę w poznaniu mechanizmów komórkowych oraz właściwości fizycznych na poziomie molekularnym. Pęsety optyczne można łączyć z innymi technikami mikroskopowymi, np. kontrastem fazowym, fluorescencją, mikroskopią konfokalną. Mogą być używane do sortowania, izolowania, wybierania różnych obiektów znajdujących się w próbce. W połączeniu z innymi technikami laserowymi mogą służyć do fragmentacji poszczególnych elementów, np. jako skalpele optyczne.
Środowiska medyczne ciągle szukają nowych metod wykrywania wczesnych zmian nowotworowych. Jak wynika z obecnie prowadzonych badań, szczypce optyczne mogą być wykorzystywane do rozróżniania komórek nowotworowych od zdrowych. Nowe urządzenie diagnostyczne wykorzystujące technikę pęsety optycznej pozwala na pomiar właściwości elastycznych komórek. Znacząca zmiana elastyczności komórek w obrębie tej samej tkanki może świadczyć o zmianach nowotworowych.
Podstawą działania pęsety optycznej są siły optyczne, pochodzące z mocno zogniskowanej wiązki laserowej. Niewielkie cząstki znajdujące się w silnie skupionym promieniu lasera mają tendencję do przemieszczania się ku jego centrum. Siły te mogą zostać wykorzystane do przechwytywania i przemieszczania obiektów o rozmiarach od kilku nanometrów do kilku mikrometrów.