Optical tweezers - its basic physical principles and application in biomedical research

Optical tweezers are a means to manipulate objects with light. With the technique, microscopically small objects can be held and steered while forces exerted on the trapped objects can be accurately measured. Optical tweezers are very useful tool to study biological processes from the single-cell down to the single-molecule level because they typically have a nanometer spatial resolution, a piconewton force resolution, and a millisecond time resolution. At the beginning of the paper, we introduce basic principles and methodology involved in optical trapping, force calibration, and force measurements. Next, we describe the componentsof an optical tweezers setup and their experimental relevance in single-molecule approaches. Some relevant biological applications are discussed in the next chapter. Finally,we show scores results of optical tweezers calibration using one, focused laser beam and a particleof 4,5 um in diameter.

Szczypce optyczne są urządzeniem do manipulacji obiektami przy pomocy światła. Dzięki tej techniceobiekty o mikroskopowych rozmiarach mogą być przytrzymywane i prowadzone, a siły wywarte na pułapkowanyobiekt mogą być dokładnie mierzone.Szczypce optyczne są bardzo użytecznym narzędziem do badania biologicznych procesów od pojedynczych komórek aż dopojedynczych molekuł, a to dlatego, że posiadają nanometrową rozdzielczość przestrzenną, rozdzielczość czasową rzędu milisekund oraz pozwalają na dokładne badanie siłna poziomie pikonewtonów.Na początku tej pracy przedstawione zostanały główne zasady działania, kalibracja i pomiar sił wszczypcach optycznych. Następnie opisano główne elementy szczypiec optycznych, a także ich rolę przy badaniu pojedynczych molekuł. W następnym rozdziale zaprezentowano istotne zastosowania szczypiec optycznych. Na koniec przedstawione są wyniki kalibracji szczypiec optycznychz użyciem jednej, skupionej wiązki laserowej i partykuły o średnicy 4,5um [1].