Micromanipulation by Light in Biology and Medicine: The Laser Microbeam and Optical Tweezers

احتمالاً افراد کمی هستند که رویای دوران خوب قدیمی را نبینند، زمانی که انجام علم اغلب به معنای شیفتگی، هیجان و حتی ماجراجویی است. در زمان ما، انجام علم اغلب مستلزم فناوری و شاید حتی تجارت است. اما هنوز جاهایی وجود دارد که کنجکاوی و شیفتگی جای خود را دارد. موضوع این کتاب، همانطور که عنوان آن ممکن است فناوری به نظر برسد، یکی از نمونه های خوش شانس است. این گزارش در مورد لیزرهایی که سردترین مکان‌های جهان را تولید می‌کنند، و بر روی ریزابزارهای لیزری روی میز که می‌توانند گرمای «دوزخ» را همانطور که در داخل خورشید غالب است تولید کنند یا برای سلول‌های گیاهی خاص، ریزگرانش خورشید را شبیه‌سازی کنند، گزارش می‌دهد. فضای اطراف طرح ما و زمین شگفتی های واقعی برای خواننده وجود خواهد داشت. کاربردها از مطالعات اساسی در مورد نیروهای محرک تقسیم سلولی (و در نتیجه حیات) از طریق اصلاح ژنتیکی سلول ها (به عنوان مثال، برای اصلاح گیاهان) تا کاربردهای پزشکی مانند تجزیه و تحلیل سلول های خونی و در نهایت لقاح آزمایشگاهی را شامل می شود. این ابزارها چیستند: میکروپرتوهای لیزر و موچین های نوری؟ هر دو لیزر همراه با میکروسکوپ فلورسانس هستند. میکروپرتو لیزر از لیزر فرابنفش پالسی استفاده می کند. نور تا آنجا که ممکن است در فضا و زمان متمرکز می شود تا شدت نور بسیار بالا را به دست آورد - به اندازه ای بالا که برای یک لحظه بسیار کوتاه، نقاط بسیار داغی ایجاد کند که می تواند برای برش، ذوب یا سوراخ کردن مواد بیولوژیکی استفاده شود.

There are probably few people who do not dream of the good old times, when do­ ing science often meant fascination, excitement, even adventure. In our time, do­ ing science involves often technology and, perhaps, even business. But there are still niches where curiosity and fascination have their place. The subject of this book, technological as its title may sound, is one of the fortunate examples. It will report on lasers generating the coldest places in the Universe, and on table top laser microtools which can produce a heat "inferno" as it prevails in the interior of the Sun, or simulate, for specific plant cells, microgravity of the space around our plan­ et Earth. There will be some real surprises for the reader. The applications range from basic studies of the driving forces of cell division (and thus life) via genetic modification of cells (for example, for plant breeding) to medical applications such as blood cell analysis and finally in vitro fertilization. What are these instruments: laser microbeams and optical tweezers? Both are lasers coupled with a fluorescence microscope. The laser microbeam uses a pulsed ultraviolet laser. Light is focused, as well as possible, in space and time, in order to obtain extremely high light intensities - high enough to generate, for a very short instant, extremely hot spots which can be used to cut, fuse or perforate biological material.