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Lexikon der Biologie: Laser-Mikro-Manipulation

Laser-Mikro-Manipulation w, Einsatz von Laserstrahlen (Laser) für gezielte Eingriffe im zellulären und ultrastrukturellen Bereich. 1) Mit einem Festkörperlaser können mikroskopisch kleine Objekte, z.B. ganze Zellen oder Zellorganellen, bewegt werden. Von den beiden Eigenschaften des Lichts, entweder als Welle oder als Teilchen (Quanten) zu wirken, wird durch eine geeignete technische Anordnung die Teilcheneigenschaft genutzt. Jedes bewegte Teilchen hat einen Impuls, den es an andere Teilchen weitergeben kann. Das Licht eines Festkörperlasers kann so gebündelt werden, daß die Impulse seiner Photonen auf Zellen oder auf subzelluläre Objekte übertragen werden können, die sich auf diese Weise gezielt bewegen lassen. Laserlicht kann auch zum Festhalten von Zellen verwendet werden. Möglich wird dies durch die Intensitätsverteilung im Querschnitt des Laserstrahls, die einer Gauß-Kurve entspricht. Gerät die Zelle aus der Mitte des Strahls, wo die Lichtintensität und der Photonen-Impuls am höchsten sind, so wird sie auf einer Seite stärker angestoßen und beginnt zu rotieren. Aufgrund der Rotation wandert die Zelle in die Mitte des Strahls zurück. In dieser Funktion wird der Laser als „optische Pinzette" bezeichnet. Man verwendet hierfür einen im infraroten Bereich strahlenden Neodymlaser. 2) Mit einem „Mikrostrahl" aus einem Stickstofflaser können Zellmembranen, Organellen, das Cytoplasma und Chromosomen zerschnitten sowie Zellen miteinander verschmolzen werden. Der Strahl kann so genau fokussiert werden, daß z.B. nur die Zellmembran aufgeschnitten wird, ohne Einwirkung auf davor- oder dahinterliegende Organellen. Ebenso können Strukturen im Zellinnern zerschnitten werden, ohne die Zellmembran zu verletzen. Es ist auch möglich, durch Beschuß der Membranen mit Laserlicht 2 nebeneinanderliegende Zellen oder 2 Protoplasten zu fusionieren (Protoplastenfusion, Zellfusion). Diese Techniken eröffnen neue Perspektiven für die funktionelle Ultrastrukturforschung, für die Gentechnologie und für die Krebsforschung (Krebs). Nanotechnologie.

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