Von optischen Pinzetten und Zahnrädern		erstellt am 06. 02. 07
Innsbruck (universität) - Schon die Anhänger des ägyptischen Sonnenkults stellten vor 3.500 Jahren Sonnenstrahlen als Greifarme dar. Die moderne Physik lässt diese Vorstellung nun fast Wirklichkeit werden: Durch die Ausnutzung mechanischer Lichteffekte können mit Hilfe von Laserlicht Mikro- und Nano-Objekte sehr exakt kontrolliert werden. In Obergurgl (Tirol) diskutieren diese Woche Fachleute aus aller Welt über die viel versprechenden Möglichkeiten dieser neuen Technologie. Laserlicht findet heute in der Biologie und Medizin eine breite Anwendung. Es wird zum Schneiden, Perforieren, Fusionieren und zum selektiven Zerstören verwendet. Mit der Hilfe von Licht können aber auch sehr kleine Teilchen gezielt manipuliert werden. Die so genannten Laserpinzetten sind zum Beispiel für die Zellbiologie interessant, da mit ihnen Zellen unter dem Mikroskop sauber, sicher und sehr genau positioniert werden können. Über weitere Möglichkeiten der optischen Manipulation von Mikro- und Nanoteilchen diskutieren in dieser Woche im Universitätszentrum Obergurgl über 100 Wissenschaftler aus 22 Ländern. Organisiert wurde die Tagung von Univ.-Prof. Dr. Monika Ritsch-Marte und Ao.Univ.-Prof. Dr. Stefan Bernet von der Sektion für Biomedizinische Physik der Medizinischen Universität Innsbruck. Finanziert wird sie von der European Science Foundation (ESF) und dem österreichischen Wissenschaftsfonds (FWF), die Tiroler Zukunftsstiftung unterstützt den internationalen Kongress. Wie funktionieren Laserpinzetten? Das Prinzip ist einfach: Das Maß für den Impuls von Licht ist die Ausbreitungsrichtung. Durch Brechung wird die Richtung des Lichts verändert, es entsteht eine Reaktionskraft und damit eine Impulsübertragung auf das Objekt. Schafft man es, das Licht soweit zu fokussieren, dass der Fokus kleiner als das Teilchen ist, dann ist die Impulsübertragung auf den Fokus hin gerichtet. Damit ist es möglich, Objekte in Lichtfallen zu fangen. Durch den Einsatz einer optischen Streckbank können zum Beispiel Zellen auch gedehnt oder sogar zerrissen werden. Praktische Anwendung findet dieses Prinzip an der Medizinischen Universität Innsbruck etwa bei der Erforschung von Surfactant, einer Substanz, die für die Herabsetzung der Oberflächenspannung in den Lungenbläschen verantwortlich ist. Holografische Laserpinzetten versprechen Fortschritte Neu auf dem Gebiet der optischen Manipulation sind die holografischen Laserpinzetten, an denen nur wenige Arbeitsgruppen weltweit arbeiten. Das Forschungsteam um Prof. Ritsch-Marte benutzt einen reflektierenden, hochauflösenden LCD-Schirm, um holografische Bilder zu erzeugen, die auf die Lichtfalle gelenkt werden. Durch die Manipulation dieser Hologramme wird es möglich, die Falle dynamisch zu steuern, mehrere Fallen gleichzeitig zu betreiben und beliebige Formen von Lichtfeldern zu realisieren. Damit gelingt es auch den Drehimpuls des Lichts auf Teilchen zu übertragen. So entstehen unter dem Mikroskop faszinierende Lichtformationen, die die mikroskopischen Objekte einfangen, ausrichten und bewegen. "Der Phantasie sind hier kaum Grenzen gesetzt", ist Prof. Ritsch-Marte begeistert. "So lassen sich kleine Pumpen, Zahnräder, Ringe oder Netze realisieren. Solche ‚Fischernetze' könnten in Zukunft zum Beispiel dazu verwendet werden, Objekte unterschiedlicher Größe - wie zum Beispiel Mikrometastasen - im Blut ausfindig zu machen." Diese und weitere Anwendungen des rasch expandierenden Forschungsfeldes werden noch bis Freitag in Obergurgl diskutiert.
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