Captura ótica intracavitária. A óptica de captura (colimadores C1 e C2, as lentes L1 e L2) são colocadas dentro da cavidade de um laser de fibra em anel (cuja direção é indicada pelas setas vermelhas) de forma que a posição da partícula possa influenciar na perda da cavidade. a Quando a partícula não está na região da armadilha, a perda óptica da cavidade é baixa, a potência do laser intracavidade P é alta, e conseqüentemente a partícula é atraída para o centro da armadilha. A curva de escala da potência do laser (linha contínua) mostra que a potência da bomba Ppump (linha tracejada vertical) está acima do limite de laser. b Quando a partícula está no centro da região da armadilha, as perdas na cavidade devido ao espalhamento da luz para fora da cavidade pela partícula são máximas. A curva de escala de potência é deslocada para a direita e o laser está abaixo ou um pouco acima do limite para a mesma bomba P. A partícula não está fortemente presa. c Quando as flutuações térmicas deslocam a partícula para longe da região da armadilha, a perda óptica da cavidade diminui, P aumenta, e a partícula é puxada de volta para o centro da armadilha
Ao estudar células biológicas usando pinças ópticas, um dos principais problemas são os danos causados à célula pela ferramenta. Giovanni Volpe, Universidade de Gotemburgo, descobriu um novo tipo de força que reduzirá muito a quantidade de luz usada pelas pinças ópticas - e melhorará o estudo de todos os tipos de células e partículas.
“Chamamos isso de 'força de feedback intra-cavidade'. A ideia básica é que, dependendo de onde está a partícula ou célula que você deseja estudar, a quantidade de luz laser usada para capturá-lo muda automaticamente. Sempre que a partícula está em foco, o laser desliga. Quando a partícula tenta escapar, o laser liga novamente, "diz Giovanny Volpe, conferencista sênior do Departamento de Física, Universidade de Gotemburgo.
Uma pinça óptica é um feixe de laser focalizado que pode reter partículas. Anteriormente, dois tipos diferentes de forças que emergem desse tipo de ferramenta foram identificados:força gradiente (que significa que a partícula vai contra a intensidade do laser) e força de espalhamento (onde a partícula é empurrada em direção ao laser). Giovanni Volpe e sua equipe descobriram um terceiro tipo de força neste reino, e uma nova forma de construção de pinças ópticas. Essas descobertas estão destinadas a melhorar muito o estudo de células biológicas individuais.
"Com este método, até 100 vezes menos luz é necessária, em alguns casos, em comparação com o uso de uma pinça óptica tradicional, "Giovanni Volpe explica." Com menos luz, você causa menos danos fotográficos à célula que está estudando. "
Configuração experimental. a A configuração compreende um laser de fibra dopado com Yb bombeado por diodo, a ótica de captura, e o vídeo microscópio digital. A seta representa a direção em que a luz viaja. b Escala de potência medida com uma partícula de poliestireno de 4,9 μm de diâmetro aprisionada (quadrados laranja) e sem a partícula presa (círculos vermelhos). Com uma potência de bomba de 66 mW (linha vertical tracejada), o laser está abaixo do limite com a partícula (quadrados laranja), mas acima do limite sem a partícula (círculos vermelhos)
Isso pode ser útil para estudar qualquer célula que geralmente está suspensa em uma solução - uma célula do sangue ou uma célula de levedura, por exemplo - que um pesquisador gostaria de estudar por um longo período de tempo.
"Um dos principais problemas do uso de pinças ópticas é que a luz aumenta a temperatura da célula, o que é prejudicial. Um aumento de 10 graus pode não ser tolerável, mas a ascensão de 0, 1 grau pode ser suficiente. Então, usando menos luz, e, portanto, limitando o aumento da temperatura, pode fazer uma grande diferença. Os experimentos poderiam ser feitos de uma maneira mais realista em relação ao ciclo de vida natural da célula, "diz Giovanni Volpe.
Os resultados são publicados em Nature Communications .
