Анализ динамики захвата клеток в оптической ловушке в приближении геометрической оптики

Анализ динамики захвата клеток в оптической ловушке в приближении геометрической оптики

Автор: Клыков Сергей Сергеевич, Федосов Иван Владленович, Тучин Валерий Викторович

Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics

Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии

Статья в выпуске: 5 т.39, 2015 года.

Бесплатный доступ

В данной работе рассмотрены силы, действующие в оптической ловушке на простейшую модель клетки - диэлектрическую микросферу, при её движении в потоке жидкости. Анализ динамики микросферы позволил выявить определяющие возможность захвата параметры: вязкость жидкости и мощность излучения.

Оптический захват, манипуляция клетками, лазерный пинцет, приближение геометрической оптики

Короткий адрес: https://sciup.org/14059412

IDR: 14059412   |   DOI: 10.18287/0134-2452-2015-39-5-694-701

Список литературы Анализ динамики захвата клеток в оптической ловушке в приближении геометрической оптики

  • Zhong, M.-C. Trapping red blood cells in living animals using optical tweezers/M.-C. Zhong, X.-B. Wei, J.-H. Zhou, Z.-Q. Wang, Y.-M. Li//Nature Communications. -2013. -Vol. 4(1768). -P. 1-7. -DOI: DOI: 10.1038/ncomms2786
  • Zhong, M.-C. Optical trapping of red blood cells in living animals with a water immersion objective/M.-C. Zhong, L. Gong, J.-H. Zhou, Z.-Q. Wang, Y.-M. Li//Optics Letters. -2013. -Vol. 38(23). -P. 5134-5137. -DOI: DOI: 10.1364/OL.38.005134
  • Sarshar, M. Comparative study of methods to calibrate the stiffness of a single-beam gradient-force optical tweezers over various laser trapping powers/M. Sarshar, W.T. Wong, B. Anvari//Journal of Biomedical Optics. -2014. -Vol. 19(11). -P. 115001-1-115001-13. -DOI: DOI: 10.1117/1.JBO.19.11.115001
  • McAlinden, N. Accurate position tracking of optically trapped live cells/N. McAlinden, D.G. Glass, O.R. Millington, A.J. Wright//Biomedical Optics Express. -2014. -Vol. 5(4). -P. 1026-1037. -DOI: DOI: 10.1364/BOE.5.001026
  • Wu, Y. Dynamics analysis and motion planning for automated cell transportation with optical tweezers/Y. Wu, D. Sun, W. Huang, N. Xi//IEEE/ASME Transactions on Mechatronics. -2013. -Vol. 18(2). -P. 706-713. -DOI: DOI: 10.1109/TMECH.2011.2181856
  • Nieminen, T.A. Optical tweezers: Theory and modeling/T.A. Nieminen, N. Preez-Wilkinson, A.B. Stilgoe, V.L.Y. Loke, A.A.M. Bui, H. Rubinsztein-Dunlop//Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer. -2014. -Vol. 146. -P. 59-80. -DOI: DOI: 10.1016/j.jqsrt.2014.04.003
  • Sraj, I. Dynamic ray tracing for modeling optical cell manipulation/I. Sraj, A.C. Szatmary, D.W.M. Marr, C.D. Eggleton//Optics Express. -2010. -Vol. 18(16). -P. 16702-16714. -DOI: DOI: 10.1364/OE.18.016702
  • Hu, Z. Experimental measurement and analysis of the optical trapping force acting on a yeast cell with a lensed optical fiber probe/Z. Hu, J. Wang, J. Liang//Optics & Laser Technology. -2007. -Vol. 39(3). -P. 475-480.
  • Liao, G.-B. Radiation pressure on a biconcave human Red Blood Cell and the resulting deformation in a pair of parallel optical traps/G.-B. Liao, Y.-Q. Chen, P.B. Bareil, Y. Sheng, A. Chiou, M.-S. Chang//Journal of Biophotonics. -2014. -Vol. 7(10). -P. 782-787. -DOI: DOI: 10.1002/jbio.201300017
  • Roosen, G. Optical levitation by means of two horizontal laser beams: a theoretical and experimental study/G. Roosen, C. Imbert//Physics Letters A. -1976. -Vol. 59 (1). -P. 6-8. -DOI: DOI: 10.1016/0375-9601(76)90333-9
  • Ashkin, A. Forces of a single-beam gradient laser trap on a dielectric sphere in the ray optics regime//Biophysical Journal. -1992. -Vol. 61. -P. 569-582. - DOI: 10.1016/S0006-3495(92)81860-X
  • Gu, M. Tweezing and manipulating micro-and nanoparticles by optical nonlinear endoscopy/M. Gu, H. Bao, X. Gan, N. Stokes, J. Wu//Light: Science & Applications. -2014. -Vol. 3. -P. 1-6. - DOI: 10.1038/lsa.2014.7
  • Park, B.J. Effects of coating on the optical trapping efficiency of microspheres via geometrical optics approximation/B.J. Park, E.M. Furst//Langmuir. -2014. -Vol. 30(37). -P. 11055-11061. - DOI: 10.1021/la502632h
  • Haghshenas-Jaryani, M. Dynamics of microscopic objects in optical tweezers: experimental determination of underdamped regime and numerical simulation using multiscale analysis/M. Haghshenas-Jaryani, B. Black, S. Ghaffari, J. Drake, A. Bowling, S. Mohanty//Nonlinear Dynamics. -2013. -Vol. 76(2). -P. 1013-1030. - DOI: 10.1007/s11071-013-1185-0
  • Thalhammer, G. Direct measurement of axial optical forces/G. Thalhammer, L. Obmascher, M. Ritsch-Marte//Optics Express. -2015. -Vol. 23(5). -P. 6112-6129. - DOI: 10.1364/OE.23.006112
  • Lee, K.S. Radiation forces on a microsphere in an arbitrary refractive index profile/K.S. Lee, S.Y. Yoon, K.H. Lee, S.B. Kim, H.J. Sung, S.S. Kim//Journal of the Optical Society of America B. -2012. -Vol. 29(3). -P. 407-414. - DOI: 10.1364/JOSAB.29.000407
  • Callegari, A. Computational toolbox for optical tweezers in geometrical optics/A. Callegari, M. Mijalkov, A.B. Gokoz, G. Volpe//Journal of the Optical Society of America B. -2015. -Vol. 32(5). -P. B11-B19. - DOI: 10.1364/JOSAB.32.000B11
  • Kim, S.B. Radiation forces on spheres in loosely focused Gaussian beam: ray-optics regime/S.B. Kim, S.S. Kim//Journal of the Optical Society of America B. -2006. -Vol. 23(5). -P. 897-903. - DOI: 10.1364/JOSAB.23.000897
  • Dutra, R.S. Absolute calibration of forces in optical tweezers/R.S. Dutra, N.B. Viana, P.A. Maia Neto, H.M. Nussenzveig//Physical Review A. -2014. -Vol. 90, Issue 1. -P. 013825-1-013825-13. - DOI: 10.1103/PhysRevA.90.013825
  • Башкатов, А.Н. Иммерсионное просветление крови человека в видимом и ближнем ИК спектральных диапазонах/А.Н. Башкатов, Д.М. Жестков, Э.А. Генина, В.В. Тучин//Оптика и спектроскопия. -2005. -Т. 98, №4. -С. 695-703. - DOI: 10.1134/1.1914906
  • Im, K.-B. Calculation of optical trapping forces on microspheres in the ray optics regime/K.-B. Im, D.-Y. Lee, H.-I. Kim, C.-H. Oh, S.-H. Song, P.-S. Kim//Journal of the Korean Physical Society. -2002. -Vol. 40(5). -P. 930-933.
  • Volpe, G. Simulation of a Brownian particle in an optical trap/Gior. Volpe, Giov. Volpe//American Journal of Physics. -2013. -Vol. 81(3). -P. 224-230. - DOI: 10.1119/1.4772632
  • Happel, J. Low Reynolds number hydrodynamics/J. Happel, H. Brenner. -The Hague, The Netherlands: Martinus Nijhoff Publishers, 1983. -553 p. - DOI: 10.1007/978-94-009-8352-6
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp