Pinça óptica
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Universidade do Vale do Paraíba Instituto de Pesquisa e Desenvolvimento– IP&D Lab. de Espectroscopia Vibracional Biomédica - LEVB João Lucas Rangel Maira Gaspar Tosato Orientador: Airton A. Martin Introdução Princípios Físicos Funcionamento Diagrama de montagem Aplicações Tipos de pinça Referências Físico e astrônomo alemão Johannes Kepler; Físico escocês James Clerk Maxwell ; Pressão dos raios solares atuava sobre a cauda dos cometas; Demonstração Matemática; 1960 a invenção do aparelho de raio laser. Charles Hard Townes – Maser (Amplificação de microondas por emissão estimulada de radiação) Nikolai Basov e Aleksander Prokhorov – Oscilador (emissão continua de luz ) Theodore Maiman Arthur Ashkin- Bell Labs- 1970 Ferramenta para manipular objetos microscópicos biológicos, como células e bactérias. Feixe de laser Ponto focal → gradiente de intensidade do feixe A pressão da luz mantém uma partícula dielétrica presa no centro do foco Tamanho da ordem de 1µm até ~ 5 nm Forças da ordem de 10-12 N Exemplos: ~ 490 N ~ 29,4.10-2N ~ 10-12 N “Armadilha Óptica” Óptica Geométrica; à Transferência de momento (quantidade de movimento) do fóton para a partícula capturada; Segundo a óptica geométrica: Fóton → partícula Desvio de trajetória → a partícula sofre um desvio na direção F Foco f – posição inicial dos raios “a” e “b” (sem a esfera) Recuos na direção Fa e Fb O recuo F tende a obrigar o centro da esfera o a coincidir com o foco do laser f; Feixe de laser focalizado cria uma armadilha que mantém o centro das partículas no foco do laser. Com uma câmera é possível filmar o movimento da partícula presa na armadilha. Informações obtidas: Tamanho; Formato; Medir elasticidade; Força; Torção; Posição; Estrutura da superfície; Interações entre partículas; Fonte – Laser Espelhos Lentes CCD Objetiva Amostra Montagem proposta ao LEVB; C.M.Creely, G.P.Singh, D.Petrov., Dual wavelength optical tweezers for confocal Raman spectroscopy, 2005 Utilizando a técnica de Pinça Óptica; Figura 1: (a) Raman com 0,2 segundos; (b) Raman com 10 segundos Figura 2: (c) Background do Porta amostra; (d) Subtração do Espectro Raman / Background C.M.Creely, G.P.Singh, D.Petrov., Dual wavelength optical tweezers for confocal Raman spectroscopy, 2005 Biologia Genética Microcirurgia e manipulação de células in vivo Medicina Reprodutiva Propriedades do DNA Biotecnologia Bactérias, virus, organelas, produção ATP Estudos de fertilização in vitro Estudos das Células Morte celular Penetração de Produtos, Medicamentos à Interação das células Tratamentos Câncer ~ 100 nm Várias armadilhas usando um único feixe de laser; Esquema básico de hologramas; Esferas de poliestireno de 250µm de raio; Manipuladas por uma série de várias armadilhas ópticas. Funções básicas: Vantagens: Largura de banda da luz branca - ampla faixa de comprimentos de onda; à Muitos processos biológicos ocorrem em milisegundos ou menos e o novo microscópio tem o potencial para filmar esses processos. Incorporar luz branca em um microscópio confocal; à Aumentando a velocidade de captura das imagens e mantendo sua qualidade; Aplicação da Pinça: Estudo de células da pele, relacionadas ao envelhecimento Alteração de células sob efeitos de ativos Estudo de células tumorais Estudos em diferentes bactérias Mark C. Williams. 2002. Optical Tweezers: Measuring Piconewton Forces, in Single Molecule Techniques, Petra Schwille, ed., a volume of the Biophysics Textbook Online; L. DeFelice, editor-in-chief, Biophysical Society, Bethesda, MD. Now available at http://www.biophysics.org/education/techniques.htm; D. G. Grier, Nature 424 (2003); J. Mameren Optical tweezers: where physics meets biology, Physics World Nov. 13, 2008; Optical Tweezers: An introduction, Steve Block’s Lab. A. Ashkin, Biophys. J. 61:569-582 (1992); W. H. Wright, G. J. Sonek, M. W. Berns, Appl. Phys. Lett. 63, 715 (1993); Obrigado pela Atenção! Perguntas ?
