光鑷技術(shù)以其精密的力操控與測量性能,在生物大分子力與構(gòu)象動力學(xué)研究中大放異彩,如核酸和蛋白質(zhì)的折疊動力學(xué)研究。常規(guī)的光鑷力譜測量方法主要采用三維平動方式拉伸耦合生物大分子樣品的微球,但平動測試無法測量單個生物大分子在生命活動中肩負(fù)重要作用的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,如DNA自身的螺旋結(jié)構(gòu)及其在很多重要生命過程中展現(xiàn)的轉(zhuǎn)動特性。角旋轉(zhuǎn)光鑷技術(shù)被認(rèn)為是解決這一難題的有效方法,是光鑷技術(shù)研究的重要方向。
近日,天津大學(xué)精儀學(xué)院微納測試團(tuán)隊(duì)提出了一種基于人工化學(xué)合成的異質(zhì)兩面神(Janus)微球的光鑷可控旋轉(zhuǎn)新方法,為光鑷多自由度操控微結(jié)構(gòu)體提供了新的思路。該研究首先發(fā)展了光阱環(huán)境微結(jié)構(gòu)體受力的最低能量法仿真方法,快速分析出Janus微球在線性偏振光阱中的穩(wěn)定捕獲位置與姿態(tài),確定了此類微球在光學(xué)特性上與雙折射材料的等效性。隨后,在自主開發(fā)的光鑷系統(tǒng)上,實(shí)現(xiàn)PMMA/PS型Janus微球的可控旋轉(zhuǎn),詳細(xì)分析了微球在不同旋轉(zhuǎn)角度的位姿、穩(wěn)定性、響應(yīng)速度以及自旋過程中旋轉(zhuǎn)中心與微球幾何中心的空間關(guān)系,多角度展現(xiàn)了該方法靈活的可控性,實(shí)時的可視性,以及在已有光鑷系統(tǒng)上的易拓展性。結(jié)合人工合成Janus微球的多樣性和技術(shù)的成熟性,該方法有望顯著拓寬光鑷旋轉(zhuǎn)折技術(shù)在生物物理領(lǐng)域的應(yīng)用前景,為在單分子水平精細(xì)研究生命結(jié)構(gòu)的多維度力學(xué)特性提供了可能。
圖1 PMMA與PS組成的Janus微球以及基于最低能量法則仿真的微球穩(wěn)定捕獲位置與姿態(tài)
圖2 Janus微球的可控旋轉(zhuǎn)
該成果于2020年9月13日以“Angular Trapping of Spherical Janus Particles”為題在線發(fā)表在Wiley期刊Small Methods上(影響因子12.13),天津大學(xué)精密測試技術(shù)及儀器國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士生高曉晴為第一作者,胡春光副教授和加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)李宏斌教授為共同通訊作者。天津大學(xué)何學(xué)浩教授團(tuán)隊(duì)和華中科技大學(xué)朱錦濤教授團(tuán)隊(duì)為研究工作提供了高質(zhì)量的Janus微球。該研究得到國家自然科學(xué)基金(61927808),111計(jì)劃(B0714)和國家留學(xué)基金委(CSC201706250048)的資助。
論文鏈接:https://doi.org/10.1002/smtd.202000565
新聞鏈接:http://jyxy.tju.edu.cn/cn/new/20200916/1943.shtml
免責(zé)聲明:
網(wǎng)站內(nèi)容來源于互聯(lián)網(wǎng),由網(wǎng)絡(luò)編輯負(fù)責(zé)審查,目的在于傳遞信息,提供專業(yè)服務(wù),不代表本網(wǎng)站平臺贊同其觀點(diǎn)和對其真實(shí)性負(fù)責(zé)。如因內(nèi)容、版權(quán)問題存在異議的,請與我們?nèi)〉寐?lián)系,我們將協(xié)調(diào)給予處理(按照法規(guī)支付稿費(fèi)或刪除),聯(lián)系方式:ahos@aiofm.ac.cn 。網(wǎng)站平臺將加強(qiáng)監(jiān)控與審核,一旦發(fā)現(xiàn)違反規(guī)定的內(nèi)容,按國家法規(guī)處理,處理時間不超過24小時。