Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Engineering

Bau einer Hohe Auflösung Mikroskop mit Konventionelle und Holographic Optical Trapping Capabilities

Published: April 22, 2013 doi: 10.3791/50481

Summary

Das hier beschriebene System verwendet einen herkömmlichen optischen Falle sowie eine unabhängige holographische optische Trapping Linie, in der Lage ist das Erstellen und Bearbeiten mehrere Fallen. Dies ermöglicht die Erzeugung von komplexen geometrischen Anordnungen der refraktiven Partikel während auch eine gleichzeitige High-Speed, hochauflösende Messungen der Aktivität des biologischen Enzyme.

Abstract

Hochauflösende Mikroskop Systeme mit optischen Fallen zur exakten Manipulation der verschiedenen Brechungsindex Objekte, wie dielektrische beads 1 oder Zellorganellen 2,3, sowie hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung Auslesen von ihrer Lage relativ zu dem Zentrum der Falle. Das hier beschriebene System ist ein solches "traditionelle" Falle bei 980 nm arbeitet. Es ist weiterhin ein zweites optisches System, das Einfangen eines handelsüblichen holographischen Paket gleichzeitig Erstellen und Bearbeiten komplexer Trapping Muster in dem Sichtfeld des Mikroskops 4,5 bei einer Wellenlänge von 1.064 nm verwendet. Die Kombination der beiden Systeme erlaubt die Manipulation von mehreren brechenden Objekte zur gleichen Zeit, während gleichzeitig leiten hoher Geschwindigkeit und hoher Auflösung Messungen von Bewegung und Kraft Produktion in Nanometer-und Pikonewton Skala.

Introduction

Optical Trapping ist eine der wichtigsten Techniken in der Biophysik 6. Ein entscheidender Fortschritt in der optischen Pinzetten wurde die Entwicklung von holographischen Fallen, die für die Erstellung von dreidimensionalen Trapping Muster eher als herkömmliche Punkt Fallen 7 zu ermöglichen. Solche holographische Fallen besitzen den Vorteil, Vielseitigkeit in der Positionierung der refraktiven Objekten. Allerdings herkömmlichen Fallen kann leicht angepasst werden, um mehr symmetrische als handelsübliche holographische Kits. Sie erlauben auch für schnelle präzise Abtastung der eingefangenen Objekte. Hier beschreiben wir ein System (1), die die beiden Trapping-Ansätze kombiniert in einem Gerät und ermöglicht dem Benutzer die Vorteile des gegebenenfalls zu nutzen.

Die allgemeinen Erwägungen der Aufbau von optischen Fallen (bezogen auf einzelne oder mehrere Laserstrahlen) werden an anderer Stelle ausführlich diskutiert 8-10. Hier skizzieren wir die Überlegungen speziell für unsere sETUP und bieten Detail unserer Alignment-Prozedur. So sind Systeme mit zwei optischen Strahlen Trapping bereits beschrieben (zB ref. 11), typischerweise unter Verwendung eines Laserstrahls zum Erfassen eines refraktiven Objekt und mit der anderen (absichtlich Strahl mit niedriger Leistung) zum Auslesen der entkoppelten Position des eingeklemmten Gegenstandes . Hier müssen jedoch beide Laserstrahlen zu hoher Leistung (300 mW oder mehr), da sowohl zum Einfangen verwendet werden. Für Messungen von biologischen Systemen sollten die Laser zum Einfangen optimal genutzt innerhalb einer bestimmten Wellenlänge NIR Fenster fallen lichtinduzierten Proteinabbau 1 zu minimieren. Hier haben wir gewählt, um 980 nm Diode und 1.064 nm DPSS-Laser wegen ihrer geringen Kosten, hohe Verfügbarkeit und einfache Bedienung zu verwenden.

Wir haben auch entschieden, eine Licht-Raum-Modulator (SLM) zum Erstellen und Bearbeiten von mehreren Fallen gleichzeitig in Echtzeit 4,5. Diese Vorrichtungen sind im Handel erhältlichjedoch deren Integration in ein komplettes Setup präsentiert einzigartige Herausforderungen. Hier beschreiben wir einen praktischen Ansatz, diese potenziellen Schwierigkeiten befasst und bietet ein sehr vielseitiges Instrument. Wir stellen eine explizite Beispiel für die spezifische Konfiguration beschrieben, die als Führung für modifizierte Designs verwendet werden können.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Ein. Einbau von 980 nm Wellenlänge einzigen optischen Falle

  1. Optical Trapping bei 980 nm Wellenlänge ist oft optimal für Biophysik Experimente und kostengünstige Laserdioden leicht verfügbar mit einer Leistung bis zu 300 mW sind. Es ist bevorzugt, einen Diodenlaser mit polarisationserhaltenden Monomode-Faser mit einer bekannten Modenfelddurchmesser Anschlusslitze werden. Die Faser muss ausreichend lang sein, um als eine Art Filter wirken und in der Regel entweder mit einem FC / PC oder FC / APC Buchse. Davon ist der FC / APC bevorzugt zu minimieren zurück Reflexion von Licht und potenzielle Feedback Instabilitäten.
  2. Sichern Sie die 980 nm Laserdiode in einer Halterung, die nach Macht und Temperaturregelung ermöglicht. Es ist am besten, um die Halterung auf einem optischen Tisch fixieren direkt an passive Wärmeableitung zu maximieren und minimieren dadurch die Gefahr der Diode Ausfall aufgrund einer Fehlfunktion des Temperatur-Controller.
  3. Montieren Sie den PC / APC Faser-Stecker an den Strahlkollimationsvorrichtung Optik. Es istkritisch, um sicherzustellen, dass die gebündelten Strahl minimal Divergenz haben so einstellbar Glasfaser-Ports am nützlichsten sind. Stellen Sie sicher, dass die gewählte LWL-Port die Modenfelddurchmessers der Diode Pigtailfaservorrat übereinstimmt. Wenn der Strahl gerastert mit akusto-optischen Deflektoren (AOD) oder elektro-optischen Deflektoren werden (EOD), wird der kollimierte Laserstrahl Taille muß auch geringfügig kleiner als die Größe der Öffnung des Deflektors.
  4. Sichern Sie die Kollimation Adapter zur optischen Tisch in ausreichender Entfernung vom Mikroskop für Strahl-Routing, Expansion, und die Platzierung der anderen gewünschten Komponenten zu ermöglichen. Stellen Sie die LWL-Port, um konsistente Strahltaille über Distanzen vergleichbar gesamten Strahlengang des Mikroskops zu gewährleisten.
  5. Installieren Spiegel in 1 gezeigt. Entfernen Sie das Ziel aus dem Mikroskop und die Spiegel zu routen den Strahl durch die Öffnung in dem Ziel Montage der Bühne. Falls gewünscht, kann die Platzierung des dichroitischen Spiegeln DM1 und DM3 bis entfallenspäter. DM2 und DM3 sind beide Kurzpass und übertragen sichtbares Licht reflektiert, während in der Nähe von IR und höher.
  6. Es ist hilfreich, zeitweise einhängen einen Laserpointer anstelle des Ziels, der auf der optischen Achse des Mikroskops ausgerichtet. Eine benutzerdefinierte mechanischen Adapter ist notwendig um die Zentrierung der Laser-Pointer zu gewährleisten. Sichtbar Strahl von dem Laser-Pointer kann dann zurück in die Mitte der Apertur der Faser-Port geleitet werden und kann dann verwendet werden, um die Linsen (siehe unten) zu installieren.
  7. Installieren Sie den 980 nm Strahl-Expander (L8 und L9) bei einer geeigneten Abstand von der LWL-Port für zukünftige Einsetzen Lenkkomponenten (AOD oder EOD) nach Bedarf 1 zu ermöglichen. Der Strahl muss erweitert leicht überfüllen zurück Blendenöffnung des Objektivs. (Hier sind Objektive mit Brennweiten von 125 mm und 60 mm in einer Kepler-Anordnung, um etwa das Doppelte der Strahltaille). Verwenden sichtbaren Laserpointer (siehe Abschnitt 1.6), um die ordnungsgemäße Platzierung Linse und grobe Ausrichtung zu gewährleisten.
  8. Install die 980 nm Lenkung Linsen (L2 und L3) in einem Teleskop Anordnung wie angegeben (hier haben beide 60 mm Brennweite) 1. L3 ist in einer konjugierten Ebene zum Back-Brennebene des Objektivs angebracht ist. Berg L3 auf einer Präzisionswaage XYZ Positionierung der Bühne für Strahlsteuerungseinrichtung ermöglichen. Es ist hilfreich für die XYZ-Bühne zu digitalen Indikatoren für seine Mikrometern aufweisen, so dass für wiederholbare Positionierung und Neupositionierung der Falle. Die 0,5 "-Bereich des Reisens ist in der Regel ausreichend, kann aber mehr Reise für L3 Positionierung entlang der optischen Achse hilfreich sein. Verwenden sichtbaren Laserpointer (siehe Abschnitt 1.6), um die ordnungsgemäße Platzierung Linse und grobe Ausrichtung zu gewährleisten.

2. Installation der Laser-Detektor

  1. Installieren des dichroitischen Spiegel DM3 über dem Kondensator, wie in 1 gezeigt. Eine benutzerdefinierte Halterung ist in der Regel erforderlich. Sichern der Quad Photodiode (QPD) oder eine positionsempfindlichen Detektor (PSD) 8 an der Seite des Kondensator-Vorrichtung und ensure, dass die 980 nm Laserstrahl reflektiert DM3 trifft es etwa auf Mitte. Bei Verwendung QPD, sicherzustellen, dass es in einem kleinen XY-Tisch angebracht ist, um für die genaue Zentrierung des Sensors auf den Laserstrahl zu ermöglichen.
  2. Installieren Sie L1 (in der Regel ein 30-mm-Objektiv) zwischen DM3 und dem Sensor. Position L1, um den Strahl auf einen einzigen Punkt auf dem Sensor zu konzentrieren.
  3. Installieren Sie den Notch-Filter, kurz bevor L1 um die 1.064 nm Strahl sowie jede streunende sichtbares Licht Reflexionen aus dem Mikroskopleuchte und Ambientebeleuchtung blockieren.

3. Die Installation von 1.064 nm Wellenlänge Holographic Falle

  1. Die holographische Teil des Setups ist um einen kommerziell erhältlichen Hardware / Software-Paket Die holographischen Spiegel in diesem Paket verwendet werden, um eine maximale Leistung von 5 Vorfall oder 10 W / cm 2 bewertet werden gebaut. Single-Modus TEM00 Strahlen in diesem Leistungsbereich kann leicht von einem DPSS-Laser bei 1064 nm Wellenlänge bezogen werden.
  2. Montieren Sie die 1.064 nm Laser auf einem erhöhtenPlattform, um sich in etwa die Höhe der Strahlengang für die Linie 980 (siehe Abschnitt 1).
  3. Wenn nicht direkt steuerbar ist, kann Laserleistung manuell durch den Einbau einer Halbwellenplatte (HWP) und einen Polarisator (PBS) unmittelbar nach Laserausgang Öffnung eingestellt werden. Es ist hilfreich, um den Polarisator in einem Drehtisch montieren zu können holographischen Spiegels Anforderung Strahlpolarisation entsprechen.
  4. Installieren Sie die 1.064 nm Beam Expander (L6 und L7). Der Laserstrahl muss Taille erweitert, um die Diagonale des holografischen Spiegel angepasst werden. Bei großen Expansionsverhältnis (über 10fach) kann es ein Anliegen, um die Größe des Expanders klein ist. So kann es wünschenswert sein, Linsen mit ungewöhnlich kleinen Brennweite verwenden (hier: 16 mm und 175 mm).
  5. Installieren Sie die anderen Spiegel wie angegeben, um die 1.064 nm Strahl durch das Ziel zu lenken.
    1. Sichere DM1 dichroitischen (45 ° Einfallswinkel) in einer kinematischen Halterung, und legen Sie die Assembly im 980 nm Strahlengang, so dass es für undiminishe erlaubtd Übermittlung dieser Strahl.
    2. Aktivieren Sie den Laserpointer. Der Spiegel DM1 widerspiegeln sollte ausreichende Menge sichtbaren Lichts, um richtig zu positionieren, der räumliche Lichtmodulator (SLM) in dem Weg dieses Strahls. Das SLM muss auch so abgewinkelt, dass die ein-und ausgehenden Laserstrahlen werden so nah wie möglich an senkrechtem Einfall. Jedoch der Einfallswinkel muss ausreichend groß sein, um sicherzustellen, daß der Laserstrahl nicht durch Linsenfassungen und andere optische Komponenten befestigt. Eine Winkel von 5 ° sollten leicht erreichbar und ausreichend klein ist. Schließlich ist der Abstand von dem SLM DM1 muss genau gemessen werden, so dass das Einsetzen von Linsen L4 und L5 (siehe 3.6) können die SLM Spiegelebene und die Back-Brennebene des Objektivs konjugierten.
    3. Installieren Sie einen Spiegel, um das Licht von 1.064 nm Beam Expander an den SLM zu lenken. Stellen Sie sicher, dass die Laser-Pointer Licht die Beam Expander Öffnung in der Mitte trifft.
  6. Installieren Linsen L4 und L5 (hier: Linsen mit 125 mm bzw. 200 mm). Dieses Teleskop Paar Konjugate SLM Spiegelebene an der hinteren Brennebene des Objektivs und reduziert auch die Strahltaille nur leicht überfüllen hinteren Apertur des Objektivs. Wir entschieden uns für Objektive mit langen Brennweiten, um Platz zu der SLM vom DM1. Dadurch wird nicht nur löscht Raum für den zweiten Laser-Linie, sondern auch dazu führt, daß die Ausrichtung zu erleichtern.
  7. Entfernen Sie den Laserpointer. Lassen Sie die Montage-Adapter als grobe Ausrichtungsöffnung dienen.

4. System-Installation und Ausrichtung Hinweise

  1. Linse L3 und SLM muss so angeordnet sein, dass sie optisch konjugiert an der hinteren Brennebene des Objektivs. Der gemeinsame Schwerpunkt der L4 und L5 optisch konjugiert zu der Probenebene, wenn die optischen Strahlen in Trapping Unendlichraum des Mikroskops injiziert.
  2. singen IR-Karte Betrachter ausrichten 980 nm Strahl entlang der Mittelachse der Öffnung in der Laserpointer Adapter gehen.
  3. Mit IR-Karte to dass der 1.064 nm Strahl der gleichen Stelle wie der Strahl 980 nm auf DM1, L2 und L3 und die 1.064 nm Strahl geht entlang der Mittelachse der Öffnung in der Laserpointer Adapter trifft.
  4. Tauschen Sie die Laser-Pointer mit Montage-Adapter ein Ziel. Hohe numerische Apertur Öl oder Wasser Ziel ist typisch.
  5. Richten Sie die 980 nm Falle wie in 9 von "Walking" den Laserstrahl bis ein radialsymmetrischen Interferenzmuster auf der Kamera gesehen wird beschrieben.
  6. Mit dem holografischen Spiegel aus (dh als passiver Spiegel) verwenden SLM und DM1 zu "gehen" die ungebeugten 1.064 nm Strahl auf die 1.064 nm Falle auszurichten.
  7. Der SLM erzeugt eine erhebliche gebeugte Strahl, der in einem starken unbeweglichen Laserfalle in dem Sichtfeld ergibt. Dies ist nützlich für die Ausrichtung kann jedoch unerwünscht sein Experimenten. Um diese Falle blockieren kann man eine kleine undurchsichtiges Objekt in dem Weg des gebeugten Lichts an der Stelle einzufügen Konjugat zur Probenebene (zB the gemeinsamen Brennpunkt von L4 und L5). Die Größe dieser zentralen Stelle Blocker muss etwas größer als der Durchmesser des Airy-Scheibe für den fokussierten Lichts (a-Blocker mit 100-300 Mikrometer Durchmesser des Systems beschrieben).
  8. djust 1.064 nm Strahlpolarisation mit dem Polarisator SLM Orientierung entsprechen. Drehen der Halbwellenplatte, um die Ausgangsleistung des Strahls wie gewünscht einzustellen.
  9. Falls gewünscht, legen AOD oder EOD Strahlsteuerungseinrichtung Elemente in die 980 nm Laserlinie. Ordnungsgemäße Konjugation dieser Elemente an den Back-Brennebene des Objektivs und neu ausrichten die Falle. Es ist hilfreich, um die Lenk-Elemente auf einer Bühne goniometrischen montieren.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Die zusammengebaute Konfiguration kann der Bediener mehrere brechende Objekte in Echtzeit zu stoppen und positionieren sie in allen drei Dimensionen innerhalb des Sichtfeldes. Wir zeigen die holographische Möglichkeiten des Instruments durch Abfangen 11 Mikrokugeln (Abbildung 2). Die Falle Begrenzung jedes Objekt wird manuell auf Trapping, so dass die endgültige Anordnung das Logo der University of Utah, wo dieses Experiment durchgeführt wurde zeigt neu positioniert. Eine kombinierte Funktion des holographischen und konventionellen Falle ist in Figur 3 dargestellt. Die konventionelle Überfüllung zentralen Wulst immer schneller (Trap Geschwindigkeiten von 1,3, 10 und 82 um / sec werden gezeigt), während holographisch definiert Fallen stationär bleiben. Bei der höchsten Geschwindigkeit, erfolgt die gesamte Bewegung der Raupe während der Aufzeichnung eines Rahmens von Video und erscheint somit als extreme Bewegungsunschärfe. Es ist möglich, die herkömmlichen Trap schnell genug, dass Perlen von dem Fangpotential durch H gezwungen bewegenydrodynamic Taste (nicht gezeigt).

Beachten Sie, dass die Anordnung von komplexen Formen Verwendung von mehreren Mikrokügelchen können in einem Fall führen, dass die Zahl der Mikrokügelchen in das Sichtfeld nicht ausreichend für die vollständige Anordnung (wie dies in Fig. 2). In solchen Fällen muss der Bediener physisch bewegt das Gesichtsfeld relativ zu der Probe (dh Neupositionierung der Probentisch in dem Mikroskop), um zusätzliche Mikrokügelchen freizulegen unter Beibehaltung der Objekte bereits gefangen.

Abbildung 1
Abbildung 1. Schematische Darstellung der hochauflösenden Mikroskop-System mit zwei Trapping Balken. Komponenten markiert L1-L9 sind grundlegende Linsen. Komponenten markiert DM1-DM3 sind dichroitische Spiegel. Linsen L2 und L3 für die Lenkung verwendet. Linsen L4 und L5 wirken als beam Druckminderer und Abstandhalter. Objektive L6/L7 und L8/L9 sind Strahlexpander Paaren für ihre jeweiligen Laserstrahlen. Unbeschriftet Komponenten als feste schwarze Rechtecke dargestellt sind grundlegende Spiegel. Komponenten markiert MC und MO sind Mikroskopkondensor und Objekt sind. Weitere Komponenten sind ein Quad-Fotodiode (QPD), Notch-Filter (NF), Peltier Temperaturregler Stufe (PTC), heiße Filter (HF), Licht-Raum-Modulator (SLM), akustisch-optischen Deflektor (AOD), Rollläden (S1 und S2), Halbwellenplatte (HWP) und polarisierenden Strahlteiler (PBS).

Abbildung 2
Abbildung 2. Eine räumliche Anordnung, die eine Universität von Utah logo erfolgt über 11 Betreiber definiert und kontrolliert holographische Fallen. Die Objekte sind gefangen refraktiven Perlen (siehe Tabelle der Materialien für mehr details), suspendiert in entionisiertem Wasser. Rote und grüne Kreise zeigen trap Positionen. Frames (a) - (f) stellen aufeinanderfolgenden Stufen in logo Bau.

Abbildung 3
Abbildung 3. Zwei Reihen von Fallen werden mit 6 Operator definierten und gesteuerten holographische Fallen. Eine weitere übliche Falle zwischen den beiden Reihen und ihre Position definiert ist, mit verschiedenen Geschwindigkeiten eingestellt, wie angegeben. Die Perle ist mit einer maximalen räumlichen Verschiebung von 4,1 um und dann wieder auf den ursprünglichen Speicherort verschoben. Ein Video von Wulst Bewegung bei 47 fps aufgezeichnet. Wie Falle Verstellgeschwindigkeit erhöht wird, wird zunehmend größer Bewegungsunschärfe in der Video beobachtet. Die Objekte sind gefangen refraktiven Perlen (siehe Tabelle der Materialien für weitere Details) in entionisiertem Wasser suspendiert. Frame Timings sind in rot dargestellt. Trap Verstellgeschwindigkeit für jede Zeile dargestellt. Grün Skala Bars bis 5 um in jede Richtung entsprechen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Wir haben ein Instrument, das zwei optischen Fallen verschiedener Typen (Abbildung 1) kombiniert, um Trapping separaten Einrichtungen für Objekt Manipulation und Messung bieten konstruiert. Die "klassischen" optischen Falle wird um einen 980 nm Diodenlaser gebaut. Dieser Strahl wird erweitert, gelenkt und dann in unsere inversen Mikroskop injiziert ("light red" Balken in Abbildung 1). Das holographische optische Falle wird um eine 1.064 nm DPSS Laser gebaut. Der Strahl wird erweitert, um die Größe des Licht-Raum-Modulator (SLM) passen, reflektiert den SLM bei niedrigen Einfallswinkel, reduziert auf leicht überfüllen zurück Blendenöffnung des Objektivs, mit dem "konventionellen" Trapping Linie kombiniert mit einem dichroitischen Spiegel, und schließlich in die unsere Mikroskop injiziert ("dunkelrot" Strahl in Abbildung 1). Beachten Sie, dass der SLM in einer Ebene, die optisch mit der hinteren Brennebene des Objektivs konjugierten platziert werden muss.

Im protocol Abschnitt beschreiben wir das Design und die Ausrichtung Überlegungen, die uns die räumliche Präsenz des Setup zu minimieren und noch relativ einfache Konstruktion ermöglichen können. Wir beschreiben auch die Blockierung des ungebeugten Komponente durch die SLM hergestellt, die notwendig für eine kommerzielle Paket wie das System verwendet werden, können hier aber etwas schwierig und bisher schlecht dokumentiert.

Das Design hier beschrieben ist hochgradig anpassbar. Wir haben kurze Erwähnungen von mehreren populären hohen Anpassungen für optische Fallen und wie man diese in unserem Design zu integrieren enthalten. Zum Beispiel kann ein einzelner Falle in verschiedenen Weisen, einschließlich der akusto-optischen Deflektoren (AOD), elektro-optischen Deflektoren (EOD) 12, beweglichen oder verformbaren Reflektoren oder einfach Rasterung der Lenkung Linse (L3 im setup) 1 gelenkt werden. In ähnlicher Weise kann die Position eines eingeklemmten Gegenstandes unter Verwendung vieler Systeme und Sensoren werden. In solchen Fällen richten die typische Platzierung undlung relevanten Komponenten wird kurz beschrieben. Wir erwarten, dass diese Arbeit eine Vorlage für komplexere Designs in die Zukunft.

Mehrere praktische Überlegungen und Nutzungsbeschränkungen sind bemerkenswert. Erstens sollten die optischen Fallen nicht zu nahe beieinander liegen, um nicht mit ihren attraktiven Potentiale Nähe Fallenzentrum stören positioniert werden. Wenn enge Positionierung der zwei Fallen erforderlich ist, dann ist es möglich, eine Linie Falle die beiden Punkte verbindet, so dass das attraktive Potenzial der Falle auf der ganzen Linie erstreckt definieren. Ein weiteres praktisches Problem ist, dass die eingeschlossenen Objekte nicht bewegt, so schnell, dass sie übermäßige hydrodynamischen Widerstand erleben (die genaue Schwelle hängt trap Stärke) sonst die Drag können die Objekte schieben aus der Falle werden.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Acknowledgments

Die Finanzierung wurde von der University of Utah zur Verfügung gestellt. Wir danken Herrn Dr. J. Xu (UC Merced) und Dr. Reddy BJN (UC Irvine) für hilfreiche Diskussionen danken.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Optical table Newport corporation ST-UT2-56-8 Irvine, CA
Microscope, Inverted, Eclipse Ti Nikon USA MEA53220 Melville, NY
Plan apo 100X oil objective (1.4 NA) Nikon USA MRD01901 Melville, NY
Oil condenser Lens 1.4 NA Nikon USA MEL41410 Melville, NY
EMCCD camera Andor technology USA Ixon DU897 South Windsor, CT
1/3" CCD IEEE1394 camera NET USA Inc Foculus FO124SC Highland IN
Laser, TEM00, SLM, 1,064 nm wavelength Klastech Laser Technologies Senza-1064-1000 Dortmund; Germany
laser diode, TEM00, SLM, 980 nm Axcel Photonics BF-979-0300-P5A Marlborough, MA
laser diode mount ILX Lightwave LDX-3545, LDT-5525, and LDM-4984 Bozeman, MT
adjustable fiber ports Thorlabs PAF-X-11-B Newton, NJ
holographic system Arryx HOTKIT-ADV-1064 Chicago, IL
holographic mirror Boulder Non-linear Systems this is a part of HOTKIT-ADV-1064 Lafayette, CO
Calcite polarizer Thorlabs GL10-B Newton, NJ
half-wave plate Thorlabs WPH05M-1064 Newton, NJ
Polarizer rotation mount Thorlabs PRM1 Newton, NJ
half-wave plate rotation mount Thorlabs RSP1 Newton, NJ
Shutter Thorlabs SH05 Newton, NJ
dichroic mirrors (DM2 & DM3); 45 ° AOI Chroma Technology t750spxrxt Bellows Falls, VT
dichroic mirror (DM1); 45 ° AOI Thorlabs DMSP1000R Newton, NJ
custom mechanical adapter Thorlabs SM1A11 and AD12F with enlarged inner bore Newton, NJ
notch filter Semrock FF01-850/310-25 Rochester, NY
Acousto-Optic deflector (2-axis) intraAction DTD-584CA28 Bellwood, IL
goniometric stage New Focus 9081 Santa Clara, CA
60 mm steering lenses Thorlabs LA1134-B Newton, NJ
16 mm aspherical expander lens Thorlabs AC080-016-C Newton, NJ
175 mm expander lens Thorlabs LA1229-C Newton, NJ
Spot blocker (cabron-steel sphere) Bal-Tec 0.0100" diameter Los Angeles, CA
Microspheres (Carboxyl-polystyrene) Spherotech CP-45-10 Lake Forest, IL

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Svoboda, K., Block, S. M. Biological applications of optical forces. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 23, 247-285 (1994).
  2. Ashkin, A., Schutze, K., Dziedzic, J. M., Euteneuer, U., Schliwa, M. Force generation of organelle transport measured in vivo by an infrared laser trap. Nature. 348, 346-348 (1990).
  3. Shubeita, G. T., Tran, S. L., et al. Consequences of motor copy number on the intracellular transport of kinesin-1-driven lipid droplets. Cell. 135, 1098-1107 (2008).
  4. Polin, M., Ladavac, K., Lee, S. H., Roichman, Y., Grier, D. Optimized holographic optical traps. Opt Express. 13, 5831-5845 (2005).
  5. Sun, B., Roichman, Y., Grier, D. G. Theory of holographic optical trapping. Opt. Express. 16, 15765-15776 (2008).
  6. Moffitt, J. R., Chemla, Y. R., Smith, S. B., Bustamante, C. Recent advances in optical tweezers. Annu. Rev. Biochem. 77, 205-228 (2008).
  7. Grier, D. G. A revolution in optical manipulation. Nature. 424, 810-816 (2003).
  8. Neuman, K. C., Block, S. M. Optical trapping. Rev. Sci. Instrum. 75, 2787-2809 (2004).
  9. Sheetz, M. P. Laser tweezers in cell biology. Introduction. Methods Cell Biol. 55, xi-xii (1998).
  10. Spudich, J. A., Rice, S. E., Rock, R. S., Purcell, T. J., Warrick, H. M. Optical traps to study properties of molecular motors. Cold Spring Harb. Protoc. 2011, 1305-1318 (2011).
  11. Visscher, K., Gross, S. P., Block, S. M. Construction of multiple-beam optical traps with nanometer-resolution position sensing. Selected Topics in Quantum Electronics. IEEE Journal of. 2, 1066-1076 (1996).
  12. Valentine, M. T., Guydosh, N. R., et al. Precision steering of an optical trap by electro-optic deflection. Opt Lett. 33, 599-601 (2008).

Tags

Physik Molekularbiologie Optik Brechung (Optik) optische Fallen Molekulare Motoren Mikrotubuli Motilität holographische Spiegel Wellenlänge Dual Fallen Mikroskopie Bildverarbeitung
Bau einer Hohe Auflösung Mikroskop mit Konventionelle und Holographic Optical Trapping Capabilities
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Butterfield, J., Hong, W., Mershon,More

Butterfield, J., Hong, W., Mershon, L., Vershinin, M. Construction of a High Resolution Microscope with Conventional and Holographic Optical Trapping Capabilities. J. Vis. Exp. (74), e50481, doi:10.3791/50481 (2013).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter