Лазерный мир

А.Д. Залесский, А.И. Шушин, И.В. Решетов, В.А. Державин,
В.В. Бучанов, О.М. Саркисов // ТРУДЫ МФТИ, 2009, Том 1, № 1 53, с:53-58, УДК 535.015

Разработана установка для манипулирования (перемещение, растягивание, вращение) нано или мезоразмерными объектами на основе «оптического захвата». Выполнен теоретический анализ параметров, в области которых для манипулирования объектами можно использовать фемтосекундные световые импульсы.

Экспериментально показана возможность использования фемтосекундных импульсов для перемещения и ориентации одиночных клеток. Продемонстрирована возможность деструкции раковых клеток и отрезания фрагмента от их скопления за счёт разрыва связей при многофотонном поглощении фемтосекундных световых импульсов.

Введение
Оптический манипулятор — перспективный метод исследований, обладающий колоссальным спектром применений в таких областях, как физика, химия, биология. Основная идея метода состоит в том, что в сфокусированных лазерных пучках возможен оптический захват объектов, размер которых лежит в диапазоне от нескольких нанометров до нескольких микрон. Для осуществления хорошего оптического захвата необходимо, чтобы образец не поглощал свет на облучающей его длине волны. Если перемещать фокус лазерного пучка, то вместе с ним будет перемещаться и захваченный объект или его часть. Это открывает возможность для манипулирования захваченными объектами. Наибольшие перспективы открываются при применении этого метода к наночастицам и биологическим объектам. Сегодня этот метод уже находит множество применений: перемещение золотых наночастиц размером больше 18 нм [1]; измерение потоков жидкости в микроскопических объектах [2]; сортировка клеток, бактерий и т. д. по различным критериям [3]; измерение сил адгезии между двумя клетками [4]; создание сложных трёхмерных биологических структур [5]; разработка направленной доставки и прицельного воздействия на биологические мишени; измерение силы, необходимой для разрыва двойной спирали ДНК [6]; манипулирование отдельными органеллами внутри живой клетки [7] и т. д. В настоящее время активно изучается вопрос о применении оптического манипулятора и «скальпеля» в области онкологии и микрохирургии.

Данная работа посвящена созданию оптического манипулятора и «скальпеля» с применением фемтосекундных импульсов.

Одной из особенностей фемтосекундных импульсов является возможность из-за малой длительности импульса получать световые импульсы большой пиковой мощности при его маленькой энергии. Поэтому применение фемтосекундных лазеров для оптических манипуляторов и «скальпеля» даёт ряд преимуществ.

Источник (полное содержание статьи): https://mipt.ru/upload/d18/Trudy-09-01-p53-58-Zalesskij-arphcxl1tgs.pdf