Optica tərəfindən

Robert Egan tərəfindən redaktə edilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Tədqiqatçılar xarici qüvvəyə cavab olaraq emissiya xüsusiyyətlərini dəyişdirən kiçik elastik lazerlər hazırladılar və bu lazerlərin canlı hüceyrələrin içərisində hüceyrələr arasında və hüceyrələr arasında qüvvələri ölçmək üçün istifadəsinə imkan verdi. Müəllif: Marsel Şubert, Köln Universiteti

Tədqiqatçılar canlı hüceyrələrin içərisindəki qüvvələri ölçmək üçün istifadə edilə bilən kiçik elastik lazerlər hazırlayıblar. Yeni lazerlər erkən inkişaf və şişin irəliləməsi ilə əlaqəli proseslər də daxil olmaqla, müxtəlif bioloji prosesləri işıqlandırmağa kömək edə bilər.

Köln Universitetindən tədqiqat qrupunun rəhbəri Marsel Şubert bildirib ki, “Hüceyrələrin içərisində və arasında bioloji qüvvələr bir çox xəstəliklərdə mühüm rol oynayır. Məsələn, xərçəng hüceyrələri toxumaya daxil olduqda, digər hüceyrələrdən keçməli olurlar. Kiçik lazerlərimiz əvvəllər çox çətin olan fərdi hüceyrələrin miqyasında qüvvələri ölçməyə imkan verir.”

“Optic Materials Express” jurnalında tədqiqatçılar, insan saçının eni qədər, cəmi 20 mikron ölçüdə olan yeni sferik pıçıldayan qalereya rejimli mikrodənəcik lazerlərini təsvir edirlər . Pıçıldayan qalereya rejimli lazerlər işığı dairəvi yollarda – bu halda, flüoresan boya ilə örtülmüş kiçik bir elastomer dənəciyinin içərisində – tutur, burada işıq dövran edir və koherent lazer işığı yayana qədər güclənir.

Tədqiqatçılar mikrolazerin emissiyasının spektral xüsusiyyətlərinin tətbiq olunan xarici qüvvə ilə birbaşa mütənasib olaraq dəyişdiyini və 50 nanoneyuna qədər güc ölçmələrinə imkan verdiyini göstərdilər. Bu, bir hüceyrənin başqa bir hüceyrəni və ya onu əhatə edən matrisi çəkərkən göstərə biləcəyi qüvvələrlə müqayisə edilə bilər.

Şubert bildirib ki, “Mikromuncuqlu lazerlərimiz son dərəcə parlaqdır və deformasiyalara çox həssasdır, bu da onları inkişaf edən toxumadakı qüvvələri ölçmək üçün ideal hala gətirir. Lazerlərin sərtliyini tənzimləmək, həmçinin onlardan əzələ və ya ürək toxumasının daralmasında iştirak edən qüvvələr kimi daha güclü qüvvələri ölçmək üçün istifadə etməyi mümkün edə bilər.”Canlı hüceyrə kulturalarında aparılan sınaqlar göstərdi ki, fibroblast hüceyrələri beş gün ərzində sabit qalan elastomer mikrolazerlərini özündə birləşdirə bilir. Müəllif: Marsel Şubert, Köln Universiteti

Yumşaq, lakin möhkəm mikrolazer yaratmaq

Şubertin tədqiqat qrupu bir neçə ildir ki, bioloji qüvvələri ölçmək üçün yumşaq mikrolazerlər yaratmaq üzərində işləyir. İndiyə qədər bu mikrolazerlərin hamısı xüsusi yağlar kimi mayelərdən hazırlanırdı ki, bu da onları bir çox bioloji qüvvə ölçmələri üçün çox yumşaq edir.

Yeni işdə tədqiqatçılar lazer yaratmaq üçün kifayət qədər yüksək refraktiv indeksə malik, lakin yumşaq olan kommersiya baxımından mövcud olan bir elastomer müəyyən etdilər. Bu, çətin idi, çünki yüksək refraktiv indeks əldə etmək üçün adətən daha az elastik olan sıx materiallar tələb olunur.

Tədqiqatçılar, muncuqlara yüksək konsentrasiyalı flüoresan boya əlavə etməklə materialdan mikrolazerlər yaratmaq üçün istifadə etdilər. İşıqlandırıldıqda, boyanın şüalanması muncuğun daxili səthi boyunca tutulur və pıçıldayan qalereya rejimində lazerlər yaradır.

Tədqiqatçılar muncuqların kimyəvi və mexaniki xüsusiyyətlərinin əlavə edilmiş boya ilə sabit qaldığını yoxladıqdan sonra, yaranan mikrolazerlərin canlı hüceyrələrə bənzər mexaniki sərtlik nümayiş etdirdiyini aşkar etdilər.

Şubert bildirib ki, “Sərtlik vacibdir, çünki hüceyrələr ətraf mühitin mexanikasını “hiss edə” bilirlər və çox yumşaq və ya çox sərt bir mühitdə olmağı sevmirlər. Bundan əlavə, hüceyrələrin yağ damcı lazerlərini qəbul etməsi çox çətin olsa da, yumşaq muncuqları daxililəşdirməkdə heç bir problem yaşamadılar.”

Şubert qeyd edib ki, qüvvə hissiyyatı şüalanan lazer spektrindəki dəyişikliklərdən əldə edildiyi üçün muncuqlar tədqiqatçılara hüceyrələrdə və ətrafındakı qüvvələri birbaşa görüntüləmədən ölçməyə imkan verir ki, bu da sıx toxuma mühitlərində çətindir.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

İşıqla qüvvənin ölçülməsi

Muncuqları kalibrləmək və kəmiyyət qüvvəsi dəyərlərini əldə etmək üçün tədqiqatçılar yayılan işığı ölçərkən tək mikromuncuqları sıxmaq üçün atom qüvvəsi mikroskopundan istifadə etdilər. Üzvi boya ilə aşqarlandıqda, elastomer mikromuncuqlar 2 ilə 11 nanoJul arasında dəyişən eşiklərlə multimodal lazerləmə göstərdi.

Tədqiqatçılar həmçinin lazer şüalanmasının spektral xüsusiyyətlərinin, xüsusən də lazer rejimlərinin genişliyinin tətbiq olunan xarici qüvvəyə mütənasib olaraq dəyişdiyini müşahidə etdilər. Mikrolazerlərin canlı hüceyrələrdəki sınaqları göstərdi ki, onlar bir neçə gün ərzində hüceyrə kulturası şəraitində sabit qalıblar.

Şubert bildirib ki, “Ümumilikdə, nəticələrimiz göstərir ki, elastomer əsaslı mikrolazerlər hüceyrə kulturası şəraitində mexaniki cəhətdən uyğun xüsusiyyətlər və stabilliklə yanaşı, aşağı lazer eşikləri təklif edir. Bu xüsusiyyətlər onları görüntüləmə əsaslı metodların praktik olmadığı yerlərdə qüvvə hiss etmə və dərin toxuma qüvvəsi ölçmələri də daxil olmaqla bir sıra biomexaniki təcrübələr üçün faydalı edir.”

Tədqiqatçılar hazırda uzunmüddətli stabilliyi artırmaq və muncuqlar arasında dəyişkənliyi azaltmaq üçün mikromuncuq lazerlərini optimallaşdırırlar. Onlar istehsal metodundakı dəyişikliklərin dar ölçülü paylanmaya səbəb ola biləcəyini göstəriblər və hazırda prosesi yüksək dərəcədə təkrarlana bilən hala gətirməyə diqqət yetirirlər.

Nəşr detalları

Melisa A. Bayrak və digərləri, Biosensasiya tətbiqləri üçün aşağı Yanq moduluna malik elastomer əsaslı pıçıltı qalereyası rejimli mikrolazerlər, Optical Materials Express (2026). DOI: 10.1364/ome.600106

Jurnal məlumatı: Optical Materials Express 

Əsas anlayışlar

Mexaniki və akustik xüsusiyyətlərLazer sistemləriOptik materiallar və elementlər

Optica tərəfindən təmin edilir