Universidade do Vale do Paraíba. João Lucas Rangel

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1 Universidade do Vale do Paraíba Instituto de Pesquisa e Desenvolvimento IP&D Lab. de Espectroscopia Vibracional Biomédica -LEVB João Lucas Rangel Maira Gaspar Tosato Orientador: Airton A. Martin

2 Introdução Princípios Físicos Funcionamento Diagrama de montagem Aplicações Tipos de pinça Referências

3 Físico e astrônomo alemão Johannes Kepler; Pressão dos raios solares atuava sobre a cauda dos cometas; Físico escocês James Clerk Maxwell ; Demonstração Matemática; 1960 a invenção do aparelho de raio laser. Charles Hard Townes Maser (Amplificação de microondas por emissão estimulada de radiação) Nikolai Basov e Aleksander Prokhorov Oscilador (emissão continua de luz ) Theodore Maiman

4 Arthur Ashkin- Bell Labs Ferramenta para manipular objetos microscópicos biológicos, como células e bactérias. Feixe de laser Ponto focal gradiente de intensidade do feixe A pressão da luz mantém uma partícula dielétrica presa no centro do foco Tamanho da ordem de 1µm até ~ 5 nm

5 Forças da ordem de N Exemplos: ~ 490 N ~ 29, N ~ N

6 Armadilha Óptica Óptica Geométrica; Transferência de momento (quantidade de movimento) do fóton para a partícula capturada;

7 Segundo a óptica geométrica: Fóton partícula Desvio de trajetória a partícula sofre um desvio na direção F Foco f posição inicial dos raios a e b (sem a esfera) Recuos na direção F a e F b O recuo F tende a obrigar o centro da esfera o a coincidir com o foco do laser f; Feixe de laser focalizado cria uma armadilha que mantém o centro das partículas no foco do laser.

8 Com uma câmera é possível filmar o movimento da partícula presa na armadilha. Informações obtidas: Tamanho; Formato; Medir elasticidade; Força; Torção; Posição; Estrutura da superfície; Interações entre partículas;

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12 Fonte Laser Espelhos Lentes CCD Objetiva Amostra

13 Montagem proposta ao LEVB; C.M.Creely, G.P.Singh, D.Petrov., Dual wavelength optical tweezers for confocal Raman spectroscopy, 2005

14 Utilizando a técnica de Pinça Óptica; Figura 1: (a) Raman com 0,2 segundos; (b) Raman com 10 segundos Figura 2: (c) Background do Porta amostra; (d) Subtração do Espectro Raman / Background C.M.Creely, G.P.Singh, D.Petrov., Dual wavelength optical tweezers for confocal Raman spectroscopy, 2005

15 Biologia Bactérias, virus, organelas, produção ATP Genética Propriedades do DNA Biotecnologia ~ 100 nm Microcirurgia e manipulação de células in vivo Medicina Reprodutiva Estudos de fertilização in vitro Estudos das Células Morte celular Penetração de Produtos, Medicamentos Interação das células Tratamentos Câncer

16 Várias armadilhas usando um único feixe de laser; Esquema básico de hologramas; Esferas de poliestireno de 250µm de raio; Manipuladas por uma série de várias armadilhas ópticas.

17 Funções básicas: Vantagens: Largura de banda da luz branca - ampla faixa de comprimentos de onda; Muitos processos biológicos ocorrem em milisegundos ou menos e o novo microscópio tem o potencial para filmar esses processos. Incorporar luz branca em um microscópio confocal; Aumentando a velocidade de captura das imagens e mantendo sua qualidade;

18 Aplicação da Pinça: Estudo de células da pele, relacionadas ao envelhecimento Alteração de células sob efeitos de ativos Estudo de células tumorais Estudos em diferentes bactérias

19 Mark C. Williams Optical Tweezers: Measuring Piconewton Forces, in Single Molecule Techniques, Petra Schwille, ed., a volume of the Biophysics Textbook Online; L. DeFelice, editor-in-chief, Biophysical Society, Bethesda, MD. Now available at D. G. Grier, Nature 424 (2003); J. Mameren Optical tweezers: where physics meets biology, Physics World Nov. 13, 2008; Optical Tweezers: An introduction, Steve Block s Lab. A. Ashkin, Biophys. J. 61: (1992); W. H. Wright, G. J. Sonek, M. W. Berns, Appl. Phys. Lett. 63, 715 (1993);

20 Obrigado pela Atenção! Perguntas?

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