激光在细胞生物学中的应用现状及展望

概述近年来激光在细胞生物学方面的应用，提出尚需进一步研究的内容并对发展前景作了展望。     

飞秒激光手术在细胞生物学中的应用

近红外飞秒激光脉冲持续时间短、瞬时功率大、聚焦尺寸小和低吸收的特点,在细胞生物学领域有着广阔的应用前景.简述了3种不同类型的飞秒激光在细胞手术过程中的作用机理,介绍了飞秒激光手术在细胞生物学领域中的一些研究成果,如细胞骨架动力学、活细胞内细胞器手术、细胞膜工程、光动力学、生物活体实验及相应的应用.     

激光光镊效应

简要慨括了激光光压力的理论,着重介绍了应用光压力进行粒子捕获,尤其是进行生物活体分析的问题——激光光镊。     

利用飞秒激光光镊捕获生物细胞

采用自行搭建的飞秒激光光镊,实现了对人体血红细胞（RBC）的稳定捕获。使用的光源为自行搭建的掺钛蓝宝石克尔透镜锁模激光器,输出中心波长810nm、脉冲宽度40fs和重复频率为100MHz的飞秒激光脉冲。通过实验比较了飞秒激光光镊和连续（CW）激光光镊的捕获能力,依据实验数据,比较了两者的Q值。实验结果显示,飞秒激光光镊对于捕获生物细胞同样有效,将光镊技术和飞秒激光特性相结合用于生物学研究领域会有很好的应用前景。     

光镊和光扳手

很难找到一本科幻作品其中完全不提及激光。书中常把激光用作致命武器、医疗器械，有时还用激光捕捉敌方飞船或使飞船偏离航向。作为物理学家，当然很难相信用激光捕捉宏观物体，但若快速测览一下最近的有关研究，就会发现情况十分不同。在生物技术实验室中，激光现已广泛用于操纵活体细胞、寄生虫以至单个DNA链——而且完全不必精确接触样品。图1（a）当激光束照射在球形粒子如玻璃珠上时．光被折射。这样就产生了一个径向力．使玻璃珠向光束轴方向运动。但光也从球表面部分地反射，因而出现沿束轴方向的力，使球沿平行于光束方向移动，…     

激光光镊技术在单细胞、单分子科学中的应用研究

首先阐明了单细胞、单分子分析与研究的学科价值和社会意义：强调了激光光镊技术的出现对促进单分子、单细胞科学的发展的实际贡献;介绍了光镊的物理原理和工作特点;着重总结了激光光镊技术在单分子、单细胞领域的具体应用情况,并结合详细的研究工作,对这一技术的开发完善和应用发展给出了一些评述和建议：阐述了光镊技术在单细胞、单分子研究中的潜在地位和巨大的发展前景。     

全息光镊在生物学研究中的应用

作为一种非侵入式的高精度微操控和力传感工具,光镊已被广泛应用于生命科学领域的研究。全息光镊利用空间光调制器调控光场,可以灵活地产生任意排布的光阱阵列,具有比传统单光镊更高的灵活性,目前已在生物医学领域展现出巨大的应用价值。本文综述了全息光镊的基本原理、全息图算法,以及全息光镊在生物学领域的研究进展,希望可以为全息光镊在生物学中的应用研究提供一定的参考。     

多模光镊的实验研究

简述了激光光镊的原理，研究了单模、多模光镊的特点，给出了一个用多模激光作为光源的光镊的设计思想和实际装置，并用此光镊对生物细胞进行了捕获实验。该装置价廉、衫，很容易在一般实验室实现。     

光镊在生物细胞及生物大分子中的应用研究

利用光镊技术研究生物微粒是目前生物领域的一个研究热点,介绍了光镊基本装置及在生物大分子中力的一般标定法,同时系统地归纳了光镊技术在生物细胞和生物大分子上的理论和实验研究成果.主要有细胞的操控、细胞的应变能力和细胞膜弹性方面的实验研究成果;对于生物大分子中的DNA,RNA等方面的实验研究;最后介绍了光镊结合其他技术在生物...     

光镊技术在生命科学研究中的应用

激光光镊自从1986年发明以来,作为一种无直接接触、无损伤、可产牛和检测微小力以及精确测量微小位移的物理学工具,在生命科学领域得到了广泛的应用.阐释了光镊的基本原理及其在生命科学研究应用中所涉及的关键技术细节,总结了近年来光镊技术的新进展.     

飞秒激光在生物学领域的应用

生物技术与激光技术在20世纪发展迅速。飞秒激光与其他长脉冲激光相比具有以下明显的特征:1)由于能量淀积时间短,在激光加工时,可以实现热效应可以忽略的超精细加工;2)聚焦时焦点附近的光子密度大,可以实现基于高度非线性过程的有空间选择的微观结构操控。因此,飞秒激光问世以来,其优越的特性引起了科学家,包括生物学家的普遍关注。本文综述了飞秒在现代生物学领域中的一些应用,包括基于多光子和二阶以及三阶光学非线性的生物三维成像、研究化学反应和生物学动力学过程、活细胞操纵以及生物材料的微处理和纳米尺度生物结构的切割等。     

多功能光学微操纵平台及应用

多功能光学微操纵平台是一种新型的微操控、微加工和微测量系统,它集成了光镊、飞秒激光光刀、显微光谱仪等多种功能.它对微小"工件",如生物细胞、细胞器及其它微小粒子的夹持、操作和微加工都是通过光来实现的,没有任何机械接触.它具有研究个体活体,实时动态,无机械损伤,遥控,不干扰粒子周围环境等优点,可以用来进行细胞分选、细胞融合、染色体切割、细胞转基因操纵、微细手术、分子马达、微小样品光谱测量等精细操作,可以广泛应用于生物医学、材料化学、纳米科技等领域.     

一种用于生物研究的光镊与激光微束系统

分析光镊与激光微束的性质和特点,研究两者相互配合、联合操作的技术及优势。在国内首次实现光镊与微束激光的耦合技术,这种全新的显微操作系统可对活体细胞进行全方位操作与微加工。     

激光光镊对生物体的光操纵研究

根据光镊捕获电介微粒的理论研究结果 ,简析了光对生物体的力学作用 ,给出了用不同参量的激光陷阱操纵不同种类的微生物的实验结果 .分析比较表明 ,生物体的预培养是实现光操纵的重要环节 .     

飞秒激光细胞操作与手术系统

本文介绍了激光镊子和激光微手术刀的工作原量，评价了激光镊子和激光微手术结合构成的激光细胞操作与手术系统构成的激光细胞操作与手术系统在细胞生物学领域取得的研究成果及飞秒激光细胞操作手术系统。     

激光诱变技术在生物育种中的应用

阐述了激光诱变技术的机理,介绍了激光诱变技术在农业育种、微生物育种和其他生物育种方面的应用成果,提出了激光诱变技术在生物育种应用中存在的问题并展望其发展方向.     

真空光镊系统及其在精密测量中的研究进展

光镊具有非接触、低损伤和适用范围广等特性,被广泛应用于生命科学、纳米科技等领域。光镊系统通过调制束缚光场操控机械振子的运动,借助光动量和角动量的检测获取振子的运动状态,以实现对振子物理参量的精密测量。与传统液体光镊系统不同,真空光镊系统中的机械振子可获得与外界环境近乎完全隔离的状态,具有超高灵敏度的探测能力,是精密测量和基础物理研究的理想平台。首先介绍了真空光镊系统相关的基础理论,然后介绍了真空光镊系统的实验配置方案及其在精密测量中的典型应用,最后总结了真空光镊系统的发展现状,并给出了未来的发展建议。