تله گذاری نوری (موچین لیزری) و نانو جراحی (قیچی لیزری)

تله گذاری نوری (موچین لیزری) و نانو جراحی (قیچی لیزری)

با مهندس شکوفه ساتری

  این مجموعه ای متنوع از سی و دو مقاله تحقیقی و مروری از یک گروه بین المللی از دانشمندان است. موضوع مشترکی که در این مقالات می گذرد، استفاده از فوتون ها در توسعه نوآوری های فن آوری فوتونیک، یا استفاده از فوتون ها از طریق به دام انداختن نوری (موچین لیزری) یا قیچی لیزری (نانو جراحی) در تغییر/دستکاری سلول های زنده است. گستردگی مشارکت‌ها باید به‌عنوان یک نقشه راه باشد برای اینکه چگونه این جعبه ابزار نوری می‌تواند مجموعه‌ای از مشکلات را روشن کند، و با انجام این کار، به دیگرانی که ممکن است در تحقیقات خود از موچین لیزری و/یا قیچی استفاده کنند، کمک کند.

پیشرفت تکنولوژی

نه مقاله بر جنبه های تکنولوژیکی تله گذاری نوری یا فناوری های نوری مرتبط تمرکز دارد. تعدادی از اینها با رویکردهای جانبی برای توصیف پارامترهای مربوط به نحوه کار موچین سروکار دارند. به عنوان مثال، مقاله ای توسط دی و همکاران. از یک الگوریتم یادگیری برای کالیبراسیون موچین استفاده می کند و Box et al. تولید آنتروپی را در یک ماشین نور محور اولیه توضیح دهد. مقالات دیگر تله‌های غیرسنتی را بررسی می‌کنند که نمونه‌ای از رویکردهای نوآورانه در گسترش تله‌های سنتی است که در اصل توسط آرتور اشکین توصیف شده بود. برای مثال، MendozaMuñoz-Pérez و همکاران. به دام انداختن سه بعدی حالت پایدار با استفاده از مویرگی حرارتی و پوگاژندی و همکاران را توصیف می کنند. موچین های اپتوترمو الکتریک و کاربرد آنها را شرح دهد. لی و همکاران یک آرایه نوری ترکیبی برای موچین های نوری هولوگرافیک را توصیف کنید. علاوه بر این، برهمکنش نور با ساختارهای غیر بیولوژیکی شرح داده شده است که در نهایت ممکن است کاربرد مستقیم بیولوژیکی و شیمیایی داشته باشند. به عنوان مثال، Phummirat و همکاران. نانوذرات طلای کنترل‌شده نوری را که ممکن است با سیستم‌های بیولوژیکی در ارتباط باشند، توضیح دهد. این مطالعه کاربردهای فراوان نانوذرات طلای به دام افتاده نوری را در مهندسی زیستی توصیف می کند. به دام انداختن نوری در این مقیاس کاربردهای بیولوژیکی جدیدی را باز کرده است.

کاربردهای بیولوژیکی

دستکاری فوتونیک سلول ها و سیستم های مرتبط با سلول شامل طیف وسیعی از مطالعات است. این مطالعات تنوع تحقیقات توسط بسیاری از گروه ها را نشان می دهد. برخی از این مطالعات مبتنی بر فرضیه هستند، مانند تعیین نیروهای درون سلولی که بر روند تقسیم سلولی (میتوز و میوز) تأثیر می‌گذارند که در سه مقاله توسط Forer و همکارانش بیان شده است. که وجود نیروهای خارج از نقش تعیین شده میکروتوبول ها را برای کنترل حرکت کروموزوم فرضیه و آزمایش می کند. مرتبط با این مقاله مروری توسط Berns است که استفاده از موچین و قیچی را برای بررسی ساختار و حرکات کروموزوم در طول تقسیم سلولی پوشش می‌دهد. بررسی دیدگاه مرتبط دیگر توسط Blazquez-Castro و همکاران. استفاده از تله گذاری نوری و نانو جراحی در دستکاری و اصلاح مواد ژنتیکی را نشان می دهد. در رابطه با دستکاری مواد ژنتیکی در داخل سلول‌های زنده، مقاله مروری مختصری (چشم‌انداز) توسط Kong et al. که استفاده از قیچی لیزر (نانو جراحی) را برای تولید آسیب DNA و به دنبال ترسیم فرآیندهای بعدی ترمیم DNA سلولی بررسی می کند. آسیب DNA ناشی از لیزر و مطالعات ترمیم توسط تعداد قابل توجهی از آزمایشگاه ها در سراسر جهان پذیرفته شده است و در حال روشن کردن این فرآیندهای سلولی اساسی است. توانایی سلول ها برای ترمیم DNA آسیب دیده و به ویژه نقص در فرآیند ترمیم، ارتباط مستقیمی با بیماری هایی مانند سرطان و نقایص مادرزادی دارد. علاوه بر مطالعات انجام شده در مورد ترمیم DNA با استفاده از قیچی لیزر، مطالعه ای توسط مو و همکارانش. شامل موچین لیزری است که مستقیماً روی مولکول DNA اعمال می شود تا خاصیت ارتجاعی مولکول DNA را مطالعه کند. در این مطالعه، نویسندگان انطباق دام مربوط به میکروسفرهایی که به DNA متصل هستند را تعیین می کنند. این نتایج اطلاعات کالیبراسیون با ارزشی را برای دیگرانی که خاصیت ارتجاعی یک مولکول را مطالعه می کنند ارائه می دهد. مطالعه دیگری مبتنی بر مولکولی که توسط Riesenberg و همکاران گزارش شده است. از به دام انداختن نوری برای بررسی تعامل گیرنده-لیگاند در سلول های زنده استفاده می کند. این مطالعات و مطالعات الاستیسیته DNA نشان می‌دهد که چگونه تله‌های نوری می‌توانند در سطح تک مولکولی به جای دستکاری مرتبه بالاتر کل سلول‌ها و اندامک‌ها استفاده شوند.

حوزه ای از چندین مقاله در این خلاصه علوم اعصاب است. مقاله ای از واکیدا و همکاران. تغییرات در جریان Ca++ را در آستروسیت های مشتق از بافت عصبی هنگامی که یک آستروسیت مجاور توسط جراحی نانو لیزر از بین می رود، بررسی می کند. به طور خاص، این مطالعه با فعال شدن فاگوسیتوز بقایای سلول‌های مرده توسط آستروسیت‌های آسیب‌دیده ارتباط دارد. این نتایج نشان می دهد که آستروسیت ها در بافت عصبی نقش مهمی در حفظ هموستاز بافت پس از آسیب دارند. در یک مطالعه مرتبط، گومز-گودینز نقش اثرات امواج ضربه ای ناشی از لیزر پالس کوتاه را بر روی Ca++ در هر دو آستروسیت و نورون در شرایط آزمایشگاهی بررسی کرد. در این مطالعه مقدار نیروی تولید شده توسط موج ضربه ای به عنوان تابعی از فاصله سلول ها از نقطه شروع موج شوک کالیبره شده است. علاوه بر این مطالعات، همچنین با استفاده از یک سیستم نانو جراحی لیزری پالس کوتاه، Castanares و همکاران. جراحی نانو انجام داد