Лазерный пинцет — технология, позволяющая с помощью сильно сфокусированного лазерного луча, захватывать малые объекты — биологические клетки, микрочастицы — и измерять силы их взаимодействия вплоть до единиц пиконьютонов!
В нашей лаборатории установлен современный лазерный пинцет, на котором ведутся измерения агрегации эритроцитов крови человека. Понятие агрегации аналогично «склеиванию» двух клеток, — находясь на достаточно близком расстоянии, клетки притягиваются друг к другу и затем соединяются в дуплет. Если теперь с помощью лазерного пинцета начать разводить эритроциты, то можно измерить силу, при которой дуплет распадётся, как показано на экспериментальной фотографии:
Рисунок 1. Полученные в натурном эксперименте фотографии двух эритроцитов, захваченных двумя сильно сфокусированными лучами в лазерном пинцете.
Наша цель — открыть фундаментальный механизм взаимодействия клеток между собой. В настоящее время предложено несколько моделей, описывающих это взаимодействие, однако, как показывают многие зарубежные и наши измерения — эти модели несостоятельны, их необходимо комбинировать, либо предложить принципиально новую модель. Агрегацию эритроцитов необходимо контролировать в случае целого ряда социально значимых заболеваний таких как сахарный диабет, гипертония и многие другие — для этого служат различные лекарства. Наши измерения позволяют верифицировать применимость таких лекарств.
Открытые задачи для курсовых, дипломных и диссертационных работ:
- Измерение агрегации эритроцитов с помощью лазерного пинцета в случае сахарного диабета
- Сборка нового лазерного пинцета из новых комплектующих
- Измерение деформируемости эритроцитов в потоке жидкости
- Моделирование захвата эритроцита сильно сфокусированным лазерным лучом.
В этом проекте есть экспериментальные, теоретические и программисткие задачи — найдётся дело на любой вкус!
Рисунок 2. Принципиальная схема двухканального лазерного пинцета, собранного в нашей лаборатории.
Проект поддержан грантом РНФ, 3 грантами РФФИ, включая 1 грант для молодых учёных РФФИ мол_нр, по результатам работы опубликовано множество статей, в том числе высокорейтинговых с международным участием.
*Фото на рисунке 1 опубликовано в статье P.J.H. Bronkhrost, Brit. J. Haematol., 1997
**Рисунок 2 опубликован в нашей работе Kisung Lee et al, Journal of Biomechanics, 2016