光镊捕获效果展示

光镊技术为人们提供了微观操控的手段，让人们在微观不仅能够“看得见”，还能“摸得着”。

1. 光镊技术用于微观颗粒的捕获与移动

光镊技术最基本的用途就是捕获住微观颗粒，并对其进行移动。最常见的捕获对象是各类细胞，比如抓住烟草细胞进行定向移动，如图1所示：

图1：光镊捕获烟草细胞并定向移动

若光镊捕获住粒子的特定部位，还能够实现粒子的可控转动，如图2所示：

图2：光镊捕获复合粒子的转动

通过对粒子的捕获和移动，我们能实现许多功能，比如将粒子排列成特定的形状，如图3所示：

图3：将聚苯乙烯小球细胞排列成“863”的字样

在此基础上，我们能够实现细胞的筛选。如图4、图5和图6所示，通过结合微管，我们能够将杂乱堆放的血细胞、精细胞和病变细胞进行归类。

图4：用微管分选血细胞

图5：用微管分选精细胞

图6：用微管分选病变细胞

除此之外，光镊技术能够与其它技术相结合，实现更进一步的捕获能力。比如，将光镊技术与光学全息技术相结合得到的全息光镊技术，能够突破原本单粒子操控的限制，实现多个粒子的同时捕获，如图7所示：

图7：全息光镊同时捕获四个粒子

2. 光镊技术用于活体内的无损伤细胞操控

光镊技术具有无物理接触，低损伤的特点，因此不仅可以用于体外细胞的操控，也能用于活体内的无损伤操控，实现“光镊手术”的效果。如图8所示，光镊可以用于控制活体内淋巴液的流动：

图8：光镊控制淋巴液的流动

进一步地，光镊能够透过小鼠皮肤，通过操控小鼠血细胞，实现血管的堵塞与疏通，如图9和图10所示：

图9：光镊控制小鼠血管堵塞

图10：光镊控制小鼠血管疏通

对于不同种类的生物，光镊能够实现的操控效果各有区别，例如，对于斑马鱼而言，光镊甚至能够通过捕获血细胞控制斑马鱼的动脉血液逆流，如图11所示：

图11：光镊控制斑马鱼节间动脉血液逆流

3. 光镊技术进行微观更精细的操控

光镊不仅能用于操控细胞大小的颗粒，还可以操控更加细微的物体。通过对光镊技术精细度的探索，各种细胞手术技术和单分子级别的操控技术得以发展。例如，我们能够透过细胞，直接对细胞器进行光学操控，如图12所示：

图12：光镊在细胞器内实现粒子操控

对于更微观的物体，光镊仍然能够发挥出独特作用。比如在单分子水平，光镊能够结合荧光显微技术操控并观察单条染色体的运动，如图13所示：

图13：光镊操控单条染色体移动

在光镊对微粒高精度操控的基础上，我们能够进一步地对微观粒子进行更深入的研究，比如研究细胞膜的弹性和研究粒子间相互作用等，如图14和图15所示：

图14：光镊研究细胞膜的弹性

图15：光镊研究粒子（聚苯乙烯小球）间相互作用

更进一步地，我们还能够实现对细胞的“手术操作”，比如对密集细胞的裁剪等，如图16所示：

图16：光镊实现密集细胞的裁剪

光镊的精细操控不仅能够应用于细胞的有关研究，还能够用于蛋白质层面的力学性质探索。图17展示了研究人员在马达蛋白行走于微管上时的力学性质研究：

图17：马达蛋白固定在微球上沿着微管移动

总而言之，光镊的发展促进了人们对于微观世界的探索，为人类研究微观世界打开了新的大门。无论是光镊的无损伤特性，还是光镊的高精细度特点，都为该技术提供了新的应用场景。随着我们对微观世界的理解不断深入，未来我们也将能够利用该技术实现更多的功能。光镊技术新的篇章，将交给你们来书写！