Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Licht als Werkzeug: Präsentation auf der Science Street in Leipzig

18.04.2001


... mehr zu:
»Laser »Laserlicht »Pinzette »Werkzeug »Zelle
Auf der "Science Street", die vom 19. bis 28. April im Hauptbahnhof von Leipzig stattfindet, präsentiert das Institut für Molekulare Biotechnologie (IMB) in Jena Beispiele der
Werkzeugeigenschaften von Licht. In der Abteilung Einzelzell- und Einzelmolekültechniken (Prof. Dr. Karl Otto Greulich) wird Licht nicht als Beleuchtungsquelle, sondern als eine "optische Pinzette" eingesetzt. Ähnlich wie die beiden Greifarme einer mechanischen Pinzette besteht auch die optische Pinzette aus zwei Funktionskomponenten. Mit einem relativ energiearmen Laser wird ein mikroskopisch kleines Objekt zunächst festgehalten und danach mit einem relativ energiereichen Laser bearbeitet. Die optische Pinzette kann schneiden, bohren und schweißen. Sie kann in das Innere von Zellen vordringen und ohne dass die Zelle abstirbt, auf zelluläre Strukturen einwirken.

In zahlreichen Science fiction-Filmen ist der Zuschauer immer wieder fasziniert, wenn Menschen "gebeamt" werden. Sie müssen nur in einen Lichtstrahl treten und verschwinden danach, um an irgend einem anderen Ort wieder aufzutauchen. Was im Kino noch mit Tricktechniken ausgeführt werden muß, ist im submikroskopischen Bereich allerdings schon Realität. Mikroskopisch kleine Teilchen und Strukturen können mit Hilfe von Licht bearbeitet und sogar verschoben werden. Die Ursache liegt in der Energie und damit in dem "Druck" von Licht. Dieser Druck ist minimal und ein Auto ist im direkten Sonnenlicht etwa 1 Milligramm schwerer als im Schatten. Laserlicht hat gegenüber dem natürlichen Licht den Vorteil, dass seine Lichtstrahlen nicht kegelförmig auseinander, sondern parallel verlaufen. Im Gegensatz zu einer normalen Lichtquelle verliert Laserlicht auch über weite Entfernungen kaum an Energie und ein hoher Lichtdruck bleibt erhalten. Wird die Energie von Laserlicht gesteigert, erhöht sich natürlich auch der Lichtdruck und ein Laser kann zu einem Werkzeug werden. Ein Laser mit einer Leistung von einem Watt wirkt nach einer mikroskopischen Bündelung seiner Lichtwellen und Lichtteilchen auf eine Fläche mit einem Mikrometer (10-6 Meter) Kantenlänge mit einer Kraft, die etwa 700 000 mal größer ist als die Schwerkraft der Erde. Linsensysteme können die Energie von Laserlicht konzentrieren und somit auf den Punkt bringen.

Die Größe des Arbeitspunktes einer optischen Pinzette wird durch die Wellenlänge des verwendeten Laserlichts vorgegeben. Das Mikroskop hat dabei die Aufgabe, alle Energie zu bündeln und auf den Punkt zu bringen. Durch eine solche extreme Fokussierung bleibt eine Zelle unbeeinträchtigt, denn alle Energie sammelt sich in einem gewünschten Arbeitspunkt innerhalb der manipulierten Zelle und entfaltet erst dort Wirkungen. Es kann dann geschnitten, verschoben oder verschweißt werden. Der Zellforscher "operiert" mit Licht an der lebenden Zelle. Wie für den Chirurgen das Skalpell aus Edelstahl ein unverzichtbares Werkzeug darstellt, wird die optische Pinzette für den Zellchirurgen zu einem "Lichtskalpell". Zelluläre Schädigungen lassen sich reparieren. Winzige Strukturen und Wirkstoffe können in Zellen hinein und auch wieder herausgeschoben werden, und unterschiedliche Zellen sind sogar für eine Verschmelzung zu einer einzigen Zelle zugänglich.

Eines der wichtigsten zukünftigen Arbeitsgebiete der optischen Pinzette wird die Gentechnologie und insbesondere die Genreparatur sein. Sind zum Beispiel krankheitsauslösende Gene bekannt, kann die optische Pinzette sie aus dem Chromosom herausschneiden und ihre schädlichen Wirkungen beseitigen. Mit Hilfe von Licht lassen sich einzelne Chromosomen "operieren", und Gene werden von Zellen importiert oder auch exportiert.

Mit wachsendem Energiegehalt könnte Laserlicht in Zukunft auch mit dem Auge sichtbare Strukturen bearbeiten und sogar verschieben. Entscheidend ist allein, daß Energie auf den Punkt gebracht wird, und eine sehr hohe Energie kann natürlich auch einen extrem vergrößerten Arbeitspunkt zur Folge haben. Bei zahlreichen Weltraumabenteuern wird im Kino bereits mit der Lichtenergie von Laserkanonen geschossen und zerstört. Gigantische "optische Pinzetten" könnten sogar zwischen den Sternen defekte Raumschiffe" an den Haken nehmen" und sie abschleppen.

Ansprechpartner:

Prof. Dr. Karl Otto Greulich
Institut für Molekulare Biotechnologie
Abt. Einzelzell- und Einzelmolekültechniken
Beutenbergstraße 11, 07745 Jena
Tel. (03641) 65 6400
Fax: (03641) 65 6410
E-Mail: kog@imb-jena.de

Dr. Manfred Reitz
Tel. (03641) 65 6102
Fax: (03641) 65 6110
E-Mail: mreitz@imb-jena.de

Weitere Informationen finden Sie im WWW:

Dr. Ulrike Wagner | idw

Weitere Berichte zu: Laser Laserlicht Pinzette Werkzeug Zelle

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Eine Frage der Dynamik
19.02.2018 | Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP)

nachricht Forscherteam deckt die entscheidende Rolle des Enzyms PP5 bei Herzinsuffizienz auf
19.02.2018 | Westfälische Wilhelms-Universität Münster

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Im Focus: In best circles: First integrated circuit from self-assembled polymer

For the first time, a team of researchers at the Max-Planck Institute (MPI) for Polymer Research in Mainz, Germany, has succeeded in making an integrated circuit (IC) from just a monolayer of a semiconducting polymer via a bottom-up, self-assembly approach.

In the self-assembly process, the semiconducting polymer arranges itself into an ordered monolayer in a transistor. The transistors are binary switches used...

Im Focus: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Im Focus: Quantenbits per Licht übertragen

Physiker aus Princeton, Konstanz und Maryland koppeln Quantenbits und Licht

Der Quantencomputer rückt näher: Neue Forschungsergebnisse zeigen das Potenzial von Licht als Medium, um Informationen zwischen sogenannten Quantenbits...

Im Focus: Demonstration of a single molecule piezoelectric effect

Breakthrough provides a new concept of the design of molecular motors, sensors and electricity generators at nanoscale

Researchers from the Institute of Organic Chemistry and Biochemistry of the CAS (IOCB Prague), Institute of Physics of the CAS (IP CAS) and Palacký University...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Aachener Optiktage: Expertenwissen in zwei Konferenzen für die Glas- und Kunststoffoptikfertigung

19.02.2018 | Veranstaltungen

Konferenz "Die Mobilität von morgen gestalten"

19.02.2018 | Veranstaltungen

Von Bitcoins bis zur Genomchirurgie

19.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Die Zukunft wird gedruckt

19.02.2018 | Architektur Bauwesen

Fraunhofer HHI präsentiert neueste VR- und 5G-Technologien auf dem Mobile World Congress

19.02.2018 | Messenachrichten

Stabile Gashydrate lösen Hangrutschung aus

19.02.2018 | Geowissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics