利用光阱力测量血红细胞膜的弹性模量
毕业论文关键词：光镊 血红细胞膜 光阱力 弹性模量
Measuring the Elastic Modulus of Red Blood CellMembrane by Optical Trapping Force
Abstract Optical tweezers technology is a frontier technology in the research of biology,physics and medicine.It is based on optical micro manipulation technology and is nodamaged, non-contacted.Firstly, the red blood cells and silica microspheres werecaptured by optical trap force,through the path of a moving optical trap,pulling thesilica microspheres adsorbed on the blood red blood cells,recording the motiontrajectory and the size of the optical trapping force.Hooke's law and Newton's secondlaw can be used to calculate the elastic modulus of the red blood cell membrane.Thesame experimental method was used to measure the blood red blood cells in thepatients with diabetes mellitus.The membrane elastic physical parameters of thediseased blood red blood cells were obtained.By comparing the shear elastic modulusof normal and diseased blood red blood cell membranes,combined with the cellmembrane theory we analyzes the mechanism.We think the difference is caused bythe change of the blood red cell membrane.Different results of membrane elasticity ofnormal red blood cells and diseased red blood cells can explore the structure andfunction of erythrocyte membrane,evaluate blood quality,analyses the causes of thedisease to provide a valuable reference.The corresponding research has importantapplication value for the drug treatment of the disease.
Key words：Optical Tweezers Red blood cell membrane Optical trapping forceModulus of elasticity
目录
摘要--I
AbstractII
目录--III
图清单IV
表清单IV
变量注释表IV
1绪论--1
1.1课题研究的背景1
1.2国内外光镊技术研究进展-2
1.3光镊技术简介2
1.4血红细胞膜的弹性模量的研究意义-3
2实验--5
2.1实验仪器5
2.2实验样品及其制备7
2.3实验方法9
3实验结果分析及机理解释-11
3.1实验数据处理方法--11
3.2实验结果--12
3.3结果分析与机理解释--17
4结论与展望-19
4.1结论--19
4.2展望--19
参考文献20
致谢22
1绪论1.1 课题研究的背景很久以来，人们一直想实现显微操作。而其实显微观察已有大约 400年的发展进程。当面对纳米、微米尺度的粒子时，人们理所当然的想对它们进行操控。在上个世纪，生物科学之门被新兴的光镊技术打开。光镊，简单说来就是“光学镊子” 。在对活的生物样品进行操纵时，它是有效且无损伤的[1]。光镊是由ArthurAshkin 发明的，他是美国贝尔实验室的一名科学家。并且是他首先将这一伟大发明应用于生物科学。之后的岁月里，在有关于光镊的科学研究工作中，很多科研人士都进行了探索。麦克斯韦是英国的物理学家，他曾预言，当光照射到物体的表面时，会对该表面施加力。20世纪初，俄国一名名叫列别捷夫的物理学家，成功地设计实验发现了光压，而且获得了数据。但是，因为光源不够强，光压很弱，以至于相关的其他实验无法进行。五十几年后，激光的发明使得光压获得了高强度，并且激光是一种相干性很高的光源，高度准直。这使相关的科研工作向前迈了一大步。20世纪 70年代，通过计算，Arthur Ashkin 得出这样的结论：当粒子的尺度为几个微米的时候，他们能被聚焦的激光推动。而后，实现了使用亚离子激光让在水中悬浮的直径为从0.6至 24.5微米的硅粒沿光轴方向作加速运动。 首先提出可以使用Optical Pressure（即光压）操纵粒子[2]的就是 Arthur Ashkin 等科学家。在他们的拓展下，光压的应用领域逐步推广至如对液滴、微粒等提起等方面的的研究。