血红细胞膜弹性性能的光镊实验研究

摘要

光镊是一种光学微操作技术，由于它可以实现对生物活体样品无损伤操作，它已经成为生物学、医学和物理学中的研究热点之一。研究了单光阱光镊系统的搭建方法，完成了实验系统的设计、系统参数的设定、仪器的选择等一系列的工作，成功的搭建了一套简单有效的实验室光镊系统。利用该系统完成了对酵母细胞的捕获，并且对捕获结果进行了分析与讨论。在光阱中微粒受力方面，基于几何光学模型，对几何尺寸远远大于激光波长的米氏球形微粒所受的光阱力进行了定量计算；基于电磁场模型，对几何尺寸远小于激光波长的瑞利粒子所受的光阱力进行了定量计算。并且利用该系统对人的血红细胞膜的力学性能进行了初步实验探索，得出了人的红细胞膜的拉伸力与伸长率的关系曲线。 本研究利用一个微米小球为“手柄”，实现了用光镊间接操控生物大分子。建立了利用光镊技术测量人的血红细胞膜弹性的系统。在实验上为光镊操控生物大分子做了探索性工作。 光镊技术本身在向实时可控的复杂光阱方面不断发展。多光阱操控技术在众多的研究领域显得越来越重要。全息光镊作为一种产生多光阱或新型光学势阱的方法脱颖而出。它不仅能构成各种功能的光阱，并且还能实现三维光阱阵列。本文构建了基于纯相位型液晶空间光调制器的全息光镊系统。采用了常用的迭代傅立叶变换算法(Iterative Fourier Transform Algorithm，IFTA，又称Gerchberg—Saxton算法)制作了全息图，产生了期望光强分布的光阱。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1本课题的研究背景和意义

1.2国外光镊技术的发展与研究现状

1.3国内光镊技术的发展与研究现状

1.4本文主要内容

第二章光镊技术概述

2.1光镊的定义

2.2光的动量和光压

2.3光镊中粒子的梯度力和散射力

2.4光镊的光阱力理论

2.4.1射线光学模型

2.4.2瑞利粒子所受光阱力

2.4.3光阱捕获微粒条件

第二章光镊系统设计及实验研究

3.1单光阱光镊系统的基本组成

3.2单光阱光镊系统的设计

3.2.1激光器光源的选取

3.2.2倒置显微镜的选取

3.3光镊的亚微米量级位移操纵

3.3.1移动载物平台

3.3.2移动激光微束

3.4光镊捕获酵母细胞的实验研究

3.4.1光镊捕获的环境

3.4.2酵母细胞样品及其制备

3.4.3实验步骤

3.4.4实验结果

3.4.5分析

第四章光镊技术测量红细胞膜弹性

4.1实验准备

4.1.1样品池处理

4.1.2聚苯乙烯小球准备

4.1.3血红细胞样本的准备

4.1.4光镊最大捕获力的标定

4.2实验

4.3结论

第五章基于纯相位型液晶空间光调制器的全息光镊

5.1空间光调制器的定义和分类

5.2液晶的电控双折射效应

5.3衍射光学元件设计方法

5.4全息光镊系统

5.5小结

结论与展望

参考文献

致谢