HUN-REN Szegedi Biológiai Kutatóközpont 
2023. febr. 6. | Hírek
2023. január 28-án az ELI-ALPS Lézeres Kutatóintézetben rendezték meg a Szegedi Fizika Napja rendezvényt, amelyen számos program várta a fizika iránt érdeklődőket. Az 5 órás eseményen az előadások mellett különböző kiállítók is elkalauzolták a látogatókat a szakma rejtelmeibe.
A Szegedi Biológiai Kutatóközpont Biofizikai Intézete is csatlakozott ehhez a jeles naphoz. Vizsnyiczai Gaszton, az intézet tudományos munkatársa prezentációjában a kétfotonos polimerizáció és a holografikus optikai csipesz alapjait, valamint egy-egy rájuk épülő kutatási eredményt mutatott be a hallgatóságnak. Gaszton előadását az alábbiakban foglalta össze:
A kétfotonos polimerizáció módszerével mikrométeres részletességgel lehet szubmilliméteres méretű háromdimenziós struktúrákat készíteni. Ez fényre megkeményedő, ún. fotopolimer anyagok lézeres kétfotonos gerjesztése révén történik: a mikrostruktúrák a fotopolimer anyagba fókuszált lézernyaláb háromdimenziós pásztázásával "rajzolódnak" meg. (lásd csatolt ábra)
Előadásomban bemutattam, hogy a módszer által nyújtott nagy térbeli felbontás lehetővé tette, hogy nagy részletességgel megvizsgáljuk úszó baktériumok mozgását olyan szűk csövekben, amelyek átmérője csak néhányszorosa a sejtek átmérőjének. Kísérleteinkkel felfedtük, hogy a sejtek az ilyen megnövekedett közegellenállású körülmények között is képesek megtartani az úszási sebességüket, kettő fizikai effektus révén. Megfigyeltük, hogy amíg a nagyobb átmérőjű csövekben a sejtek jellemzően annak falához simulva haladnak, egy kritikus átmérő alatt már inkább annak tengelyében úsznak. Ez az effektus a sejtek által keltett áramlási tér és a cső között fellépő kölcsönhatás következtében alakul ki. Mivel a tengelyben úszó sejtek nagyobb távolságot tudnak tartani a cső falától, kisebb közegellenállási együtthatóval tudnak haladni. A legkisebb átmérőjű csövekből kiúszó sejtek sebességének elemzéséből megmutattuk, hogy egy másik jelenség is szerepet játszik: a behatároltság hatására megnő a sejteket hajtó propeller, a flagellum hatásfoka, amely képes részben ellensúlyozni a sejtre ható nagyobb közegellenállási erőt.
A holografikus optikai csipesz szintén egy lézer alapú technika, amely lehetővé teszi mikroszkopikus célpontok, például sejtek vagy mikrogépek térbeli mozgatását fókuszált lézernyalábokkal (videó). Előadásomban bemutattam, hogy a kétfotonos polimerizáció módszerével készített mikroszerkezetekkel hogyan javítható a biológiai sejtek optikai csapdázásának minősége. Egy cél sejtet egy a feladathoz tervezett alakú, az optikai csipesszel megfogott mikroszerkezethez tapasztva, a sejt sokkal stabilabban tartható és pontosabban mozgatható 6 szabadsági fok mentén. Az ilyen indirekt optikai csapdázás további előnye, hogy a cél sejtet nem károsítja a lézercsipeszt alkotó fókuszált lézernyaláb. Egy újfajta, rugalmas anyagból készített mikroszerkezettel a sejtek kitapasztás nélkül is megfoghatóak.
