光放射圧を用いた微粒子マニピュレーションと自己組織化光セルソータデバイスへの応用

利用光辐射压力操纵微粒及其在自组织光学细胞分选装置中的应用

基本信息

批准号：
13750308
负责人：
田中拓男
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

今年度は,これまでの研究成果をもとに,ポリスチレン微粒子のような固体ではなく,微小液滴の光駆動を試みた.実験で使用した液滴は原始細胞のモデルとされるコアセルベートである.2.0%のアラビアゴム水溶液と2.5%のゼラチン水溶液を混合し,これに0.2〜1.0%の塩酸を加えた.その後50%のグリセリン水溶液を加えると,球状のコアセルベート液滴が自己組織的に形成された.このコアセルベートは,コロイド粒子が集合して膜に包まれた液滴状のもので,その粒径は用いる塩酸の濃度によって制御することができる.作成したコアセルベート液滴の粒径は,2〜45ミクロン程度であった.まず,作成したコアセルベート液滴を高屈折率プリズム表面に滴下し,これにコリメートしたNd : YAGレーザーの第2高調波(波長532nm)を臨界角以上の入射角で入射した.また微小液滴の様子は,倍率20倍の顕微鏡光学系を用いてプリズム上方から観察した.実験の結果,レーザー光を入射するとレーザーの照射部の液滴のみが選択的に駆動された.このときの液滴の駆動方向は,レーザー光の伝搬方向と同じであった.この結果はポリスチレン微粒子を用いた実験と同じであった.またその駆動速度は,入射レーザー光の強度が強いほど,また液滴の粒径が小さいほど速く,最大で26μm/秒であった.次に,作成したコアセルベートを色素で染色し,レーザー光の波長に対して吸収を持たせた液滴の光駆動実験を行った.用いた色素は,エオシンとメチレンブルーで,両者ともコアセルベート液滴を選択的に染色できる色素である.またエオシンは,波長532nmの緑色レーザー光によって蛍光励起され,オレンジの蛍光を発する蛍光色素である.エオシンで染色した実験の結果,レーザー光を入射させると,染色された微小液滴がオレンジの蛍光を発しながら光駆動されることを確認した.メチレンブルーで染色した液滴では,その染色濃度を変化させ,濃度と駆動速度との関係を求めた.その結果,メチレンブルーの濃度が高くなるにつれて,駆動される速度が遅くなるという結果を得た.さらに染色濃度の異なる微粒子を混合させ,それを光駆動すると,駆動速度の違いから染色濃度の違いに応じて液滴を選別することができた.これらの実験結果より,本研究で開発した技術を利用すれば,ガン細胞と正常細胞のように吸収率の異なる微小物体を,光放射圧を用いて非接触で選別する光セルソータが実現可能であることを確認した.

基于先前的研究结果，我们试图使微滴光驱动光，而不是诸如聚苯乙烯细颗粒之类的固体。实验中使用的液滴是鞘翅目，这被认为是原始细胞的模型。混合了2.0％的阿拉伯水溶液和2.5％的水素溶液，并将0.2-1.0％的盐酸加入。之后，当添加50％的水甘油溶液时，会自组织球形凝聚液。该凝聚是一种液滴状的液滴，充满了胶体颗粒并包裹在膜中，粒径可以通过所用盐酸的浓度来控制。凝聚液液滴的粒径约为2-45微米。首先，将凝聚液液滴滴到高折射率棱镜的表面上，并准确地介绍了YAG激光器的第二个谐波波（波长532nm）的入射，其入射的入射角度大于临界角度。此外，使用显微镜光学系统从上方观察到微螺旋体，其放大倍数为20倍。该实验表明，当激光灯入射时，只有激光的辐射部分中的液滴才有选择性驱动。此时液滴的驱动方向与激光光的传播方向相同。该结果与使用聚苯乙烯细颗粒的实验相同。随着入射激光的强度和液滴的粒径越小，驱动速度也更快，最大值为26μm/秒。接下来，用染料染色了产生的凝聚液，并在激光光的波长下吸收的液滴上进行了轻型驾驶实验。所使用的染料是曙红和亚甲基蓝，两者都是可以选择性染色的凝聚液液滴的染料。此外，曙红的波长为532。它是一种荧光染料，可通过NM绿色激光荧光激发并发出橙色荧光。用曙红染色的实验表明，当激光灯入射时，染色的微螺旋体是光驱动的，而橙色的荧光则是光驱动的。更改用甲基蓝色染色的液滴，以确定浓度和驱动速度之间的关系。结果，结果表明，随着亚甲基蓝的浓度变得更高，驾驶速度较慢。此外，当将具有不同染色浓度的细颗粒混合并被光驱动时，由于驾驶速度的差异而根据染色浓度的差异对液滴进行分类。从这些实验结果中可以证实，使用这项研究中开发的技术，可以在不使用光发射压力接触的情况下实现具有不同吸收率的显微镜对象，例如癌细胞和正常细胞。