Implementation of the direct force measurement method in optical tweezers
- Autores: Frederic Català Castro
- Directores de la Tesis: Estela Martín Badosa (dir. tes.), Mario Montes Usategui (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2018
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Gregor Thalhammer (presid.), Artur Carnicer González (secret.), Patricia Haro Gonzalez (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Nanociencias por la Universidad de Barcelona
- Materias:
- Texto completo no disponible (Saber más ...)
- Resumen
Les pinces òptiques són una eina que permet la manipulació d'objectes de mida micromètrica mitjançant llum làser. En no ser necessari el contacte mecànic directe sobre una mostra, els dóna la característica de ser una eina no invasiva, fet que obre moltes aplicacions en nombrosos camps de la biologia, com ara en estudis de mecànica cel·lular en teixits.
A més a més, una pinça o trampa òptica pot emprar-se per tal de realitzar mesures quantitatives, com ara posicions i forces amb precisió de nanòmetres (10-9) i femto-Newtons (10-15). D'aquesta manera, magnituds que altrament foren inaccessibles, com ara la força en un contacte cel·lular, poden obtenir-se i engegar així una nova dimensió en la recerca en biomecànica.
El mètode de mesura directa de forces analitza els canvis en el moment lineal dels fotons que conformen el feix per tal de mesurar forces òptiques. Aquest mètode permet de mesurar forces sense dependre d’un alt control experimental, cosa que fa possible la mesura de forces, per exemple, en objectes irregulars. Per contra, això és gràcies a un disseny experimental capaç de capturar tota la llum que crea la pinça òptica i de mesurar-ne els canvis de moment.
En la meva tesi doctoral, demostrem l’aplicabilitat del mètode en situacions en què la força no es pot obtenir de manera indirecta a partir de tècniques de calibració. En primer lloc, analitzem les millores tècniques que fan del mètode de detecció de moment una eina robusta per tal de realitzar mesures de força en un ampli ventall de situacions experimentals.
Seguidament, emprem pinces òptiques controlades hologràficament per tal d’atrapar objectes irregulars, com ara sistemes de múltiples esferes i micro-cilindres, i mostrem la capacitat de mesurar l’intercanvi de moment entre el feix i les partícules que dóna lloc a les forces òptiques. Un altre aspecte àmpliament analitzat gràcies a aquesta tècnica de mesura és l’escalfament que origina una pinça òptica sobre el medi que envolta la partícula atrapada. Finalment, ens endinsem en la biologia de teixits per esbrinar com la dispersió a través d’aquests afecta el moment del feix i, per tant, les mesures.
Les meves conclusions demostren l’aplicabilitat del mètode de mesura en situacions en què la calibració in situ pot esdevenir-se molt complicada o, fins i tot, impossible. Podem considerar que, per tant, el camp d’aplicació de les pinces òptiques anirà creixent i trobarà nous experiments en què s’elucidaran alguns dels interrogants més importants de la biologia.
