لقد نجح العلماء في تطوير جهاز التقاط بصري يتم التحكم فيه بالتغذية الراجعة يتكون من ضوء ليزر عالي التركيز. يستطيع هذا الملقط الإمساك بمجموعات من الخلايا بطريقة محكومة وتدويرها في أي اتجاه. وهذا النهج سيجعل من الممكن فحص الأجسام البيولوجية الصغيرة بدقة أكبر، مثل الأورام السرطانية
[ترجمة د. موشيه نحماني]
ويوضح الباحثون أنه بمساعدة نهجهم الجديد، من الممكن اختبار جودة ونضارة الفواكه والخضروات، وحتى إنتاج روبوتات صناعية يمكنها استخدام الجهاز المبتكر. ومع ذلك، كيف يمكن حتى الإمساك بأشياء يصل عرضها إلى شعرة الإنسان وتدويرها؟ وقد نشر البروفيسور ألكسندر رورباخ من جامعة فرايبورغ في ألمانيا وفريقه البحثي منذ فترة طويلة مقالتهم المتعلقة بهذا البحث في المجلة العلمية طبيعة الاتصالات.
يوضح بحثهم هذا كيف أن العديد من المجمعات الضوئية، التي تتكون من ضوء ليزر مركَّز بشكل خاص، ستتمكن في المستقبل من الإمساك بمجموعات من الخلايا بطريقة محكومة وتدويرها في أي اتجاه مرغوب. ستتيح هذه الطريقة فحص الأجسام البيولوجية الصغيرة بدقة أكبر، مثل الأورام السرطانية الصغيرة. في المختبر، تكمن الميزة الرئيسية لمثل هذا القابض البصري في حقيقة أنه، على عكس القابض الميكانيكي، قادر على الإمساك حتى بالأشياء غير المرئية (بالعين المجردة).
تم استخدام المجمعات الضوئية المعتمدة على الصور المجسمة المحوسبة القادرة على تركيز ضوء الليزر، بكسل تلو الآخر، في تكوينات عشوائية، لسنوات عديدة للتحكم في مواضع أصابع القبضة الضوئية في الفضاء ثلاثي الأبعاد. لقد كانت هذه الطريقة موجودة في مختبرات الأبحاث منذ حوالي عقدين من الزمن، لكنها لا تستطيع ممارسة قوى على الأجسام الأكبر حجمًا، تلك التي يزيد قطرها عن عُشر المليمتر. واجهت هذه الأوتاد مشاكل بسبب حقيقة أن الأشياء كبيرة جدًا ولا يمكن الإمساك بها بقوة كافية وتدويرها في محلول سائل، لأن الأوتاد ضعيف جدًا أو لا يمكن العثور على زاوية إمساك جيدة.
ويوضح الباحث الرئيسي أن الالتقاط الجديد، الملقب بـ "الالتقاط غير الأعمى"، يرى نقطة القبضة عن طريق قياس وتحليل الضوء المنتشر فوق العظم. "نحن نرى أشياء مختلفة بأعيننا لأن ضوء الشمس أو الضوء القادم من المصابيح الموجودة في الغرفة يتناثر على سطحها الخارجي ويتكاثر في شبكية العين." تستطيع هذه الأوتاد بالفعل الإمساك بالأشياء غير المرئية، لكن الأجسام البيولوجية التي يدرسها العلماء تحت المجهر، مثل مجموعات الخلايا (أورام صغيرة) أو أجنة الذباب الصغير، ليست شفافة تمامًا، ولكنها تتصرف مثل الزجاج المصنفر في نافذة غرفة الاستحمام وفي هذه الحالة يتناثر الضوء بعد دخوله فيصعب تحليله. كانت الفكرة الجديدة للباحثين هي تحليل الضوء غير المركز المنتشر من الجسم باستخدام كاميرا عالية السرعة موجودة خلف الجسم، وهي كاميرا تعمل كإشارة تغذية مرتدة. كلما كانت نقاط الضوء غير متماثلة في مجمعات الضوء الفردية، كلما زاد تركيز الضوء المتناثر، مما يؤدي إلى اختلاف أكبر في معامل الانكسار عند نقطة الاتصال بالجسم. هذه هي النقاط التي يمكن لأجهزة الالتقاط الضوئية أن تلتقط العظام بشكل فعال. من الناحية الفيزيائية، يؤدي التغير المحلي في استقطاب المادة إلى قوة بصرية ثنائية القطب أكبر.
ووفقا للباحث الرئيسي، فإن الشيء المذهل في مبدأ تحديد موضع القبضة الأفضل هو أن تشتت الضوء -أي التغير في الزخم- يكون أقوى مباشرة في اتجاه تركيز الليزر منه أمام نقطة التركيز أو خلفها. . من المفترض أن تستشعر كل واحدة من أجهزة الالتقاط الضوئية الخمسة إلى العشرة أفضل موضع للقبضة بناءً على الضوء المتناثر، وذلك بهدف تدوير العظم في اتجاهات مختلفة. إذا استخدم أحد القابضين الكثير من القوة، فيمكن للقابضين الآخرين، كتعويض، أن يخففوا قبضتهم. وقال الباحث الرئيسي: "ستكون هذه مشكلة تحسين معقدة بشكل خاص وسنتساءل عنها في السنوات القادمة". وتتمثل رؤيته في أنه، في حالة نجاحها، يجب دمج مفهوم الاحتفاظ بالعينات غير المتصلة في أدوات المجهر المستقبلية. المقال كاملا عن الدراسة
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
