Rapp OptoElectronic GmbH | FLUCS Micro Flow Photomanipulation

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Details

Rapp OptoElectronic GmbH | FLUCS Micro Flow Photomanipulation

Mit FLUCS-Photomanipulation, der nicht-invasiven und flexiblen Kontrolle mikroskopischer Strömungen, bieten wir dem Mikroskopiker ein völlig neues Werkzeug zur Manipulation der Probe. Aktiver Transport durch Flüssigkeitsströmungen ist charakteristisch für viele lebende mikroskopische Systeme, und die Fähigkeit zur aktiven Kontrolle der intrazellulären Bewegung kann der lebenswissenschaftlichen Forschung eine völlig neue Dimension verleihen.

Zusammenarbeit

Das FLUCS-Photomanipulationssystem für mikroskopische Strömungen wurde in enger wissenschaftlicher Zusammenarbeit mit Moritz Kreysing und seiner Forschungsgruppe am Max-Planck-Institut für Molekulare Zellbiologie und Genetik (MPI-CBG) in Dresden, Deutschland, entwickelt. Patente angemeldet.

Thermo-Viskose Strömung

Durch mäßiges Erhitzen der Probe mit einem schnell abgetasteten Infrarotlaserpunkt werden gerichtete Flüssigkeitsströmungen induziert. Durch flexibles Gestalten des Scanpfads des Lasers wird Flüssigkeit entlang vorgegebener Pfade in der Fokalebene eines Mikroskops gepumpt. Für optimale Leistung in wässrigen Lösungen ist die Wellenlänge des IR-Lasers auf das Absorptionsspektrum von Wasser optimiert.

Strömungsspezifikationen

VARIABLE	EINHEIT	MIN	TYPISCH	MAX
FLOW VELOCITY U	µm/s	0	10	100
SPECIMEN THICKNESS D	µm	5	30	200
TEMPERATURE INCREASE ΔT	K	0	5	50
SPATIAL EXTENT OF FLOW PATTERN L	µm	5	30	200

Basis- und Zusammengesetzte Strömungsmuster

Strömungsmuster werden direkt im aktuellen Kamerabild definiert. Die Geschwindigkeit der Strömung wird durch Anpassen von Laserleistung und Scanfrequenz gesteuert. Die zeitliche Kontrolle erfolgt mit mikrosekundengenauer Genauigkeit und kann in komplexe experimentelle Protokolle eingebettet werden.

Anwendungen

Zellbiologie
- Zytoplasmatische Strömung: Invertieren von PAR-Domänen im c. elegans-Embryo
- Lokale Rheologiemessein Zellen
- Untersuchung der Materialeigenschaften von Centrosomen mit Strömungsperturbationen
- Hydrodynamische Fang- und Kraftmessung
- Lokalisierte Temperaturgradienten
Biophysik
- Intrazellulärer Transport durch advective Mikroströmungen, Reaktions-Advektions-Diffusionssysteme
- Hydrodynamisches Fangen von Zellen, Kolloiden oder Partikeln
Mikrofluidik
- Pumpen von Strömungen in Mikrokanälen
- Effizienter Mikromischer, zeitabhängige Strömung
- Tropfenbasierte Mikrofluidik
- Sortieren und Auswählen von Kolloiden, Zellen oder Tropfen
Medizinische Forschung
- Sortieren und Handhaben einzelner Zellen

REFERENZEN

I.D. Stoev, B. Seelbinder, E. Erben, N. Maghelli, M. Kreysing (2021): Highly sensitive force measurements in an optically generated, harmonic hydrodynamic trap, eLight 1:7. https://doi.org/10.1186/s43593-021-00007-7
E. Erben, B. Seelbinder, I.D. Stoev, S. Klykov, N. Maghelli, M. Kreysing (2021): Feedback-based positioning and diffusion suppression of particles via optical control of thermoviscous flows, Optics Exp., Vol. 29, No. 19, 30272. https://doi.org/10.1364/OE.432935
N.T. Chartier, A. Mukherjee, J. Pfanzelter, S. Fürthauer, B.T. Larson, A.W. Fritsch, R. Amini, M. Kreysing, F. Jülicher, S.W. Grill (2021): A hydraulic instability drives the cell death decision in the nematode germline, Nat. Physics, Vol 17, 920-925. https://doi.org/10.1038/s41567-021-01235-x
M. Mittasch, V.M. Tran, M.U. Rios, A.W. Fritsch, S.J. Enos, B. Ferreira Gomez, A. Bond, M. Kreysing, J.B. Woodruff (2020): Regulated changes in material properties underlie centrosome disassembly during mitotic exit, J. Cell Biol., Vol 219(4). https://doi.org/10.1083/jcb.201912036
M. Kreysing (2019): Probing the Functional Role of Physical Motion in Development, Dev. Cell 51. https://doi.org/10.1016/j.devcel.2019.10.002
M. Mittasch, P. Gross, M. Nestler, A.W. Fritsch, C. Isermann, M. Kar, M. Munder, A. Voigt, S. Alberti, S.W. Grill, M Kreysing (2018): Non-invasive perturbations of intracellular flow reveal physical principles of cell organization, Nat. Cell Biology. https://doi.org/10.1038/s41556-017-0032-9

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