1、生命科学纵横结课论文学号：姓名：学院： 班级： 激光微束技术柴 XX（北京交通大学理学院，北京 100044）摘要：本文简单介绍了激光微束技术的特点、出现历程、装置构造。介绍了作为一项新技术，激光微束在外源基因导入、体外辅助受精、细胞融合和显微操纵染色体与生物大分子等方面的应用状况。关键词：激光微束；生物学；染色体；细胞融合；应用激光可以聚焦到小于 1um 的直径，通过微束在细胞内聚焦，在不破坏细胞膜的前提下，能对细胞核和细胞器进行操作，如可去掉细胞壁，进行细胞融合，以及切割染色体等。将激光束聚焦成微米级的光斑作用于细胞靶体和细胞内容物，可以进行精细而巧妙的显微外科手术。由于其定位准确、操作简
2、便、不损伤临近部位，因此，用它来进行的切割、移入、融合、辐照等操作广泛应用于生物领域，并极大地推动了生物科技的进步。1 激光微束技术特点利用激光亮度高，光谱纯、可调谐、发散角小等特点，将激光束用光学系统加以聚焦，形成非常细的光束，成为激光微束。从理论上讲，聚焦后的光斑直径可以小刀所用激光波长的一半。例如，氩离子激光，波长是 0.488um，理论上可聚焦到光斑直径为 0.24um。激光微束可以对细胞靶体进行精细而巧妙的显微外科技术。这种显微外科手术与常规显微操作比较，因具有定位准确、操作简便，对细胞靶体进行选择性损伤等优点，而越来越受到生物、医学和化学界的注意，至今已发展成为激光生物学中一个重要
3、领域。2 激光微束技术的简要历程1962 年 Bessis 等用氙灯激励了 3*50mm 的红宝石棒，得到了第一台激光微束装置。1972 年 berns 建立的氩离子激光微束装置，长生最小有效损伤光斑为 0.5um。此后，氦氖激光微束装置；染料激光微束装置，氯分子激光微束装置；多谱线激光微束装置等不断问世。3 激光微束装置自法国 1962 年研制成功红宝石激光微束装置后，美国、西德、中国、日本等国均研制出多种类型的激光微束装置。装置主要有激光器、显微镜系统、监控系统三部分组成。激光微束采用的激光系统，根据所需的特定波长可有各种不同的结构。例如为研究核酸的光谱特性可选择 265nm，研究蛋白质的
4、光谱特性可用 288nm 的紫外激光，如果研究细胞生物色素可选择 530nm、488nm 和 514.5nm 波长的激光；如果仅仅是利用激光能量辐射细胞，以便引起细胞某个局部的作用，可选择红宝石激光。4 应用状况激光微束应用广泛，发展迅速。在激光微束技术的基础上，进一步发展了更多实用的高新技术。利用这些技术可以对染色体片段进行显微操作，研究外源基因导入，细胞融合与分裂，动物的体外受精，基因转移以及激光微束美容等诸多领域。下面简单介绍几种激光微束的应用。4.1 显微操纵染色体MichaelW.Berns 和梁宏等人使用激光微束与光钳系统，用 PTK2细胞和水螈原代培养肺细胞作为实验材料，先用微束
5、切割有丝分裂细胞的染色体，后用光钳对该被切割的染色体进行显微操作，证实了该系统在活细胞中操纵染色体的可行性。另外，该技术最终使得对单个细胞有丝分裂时纺锤体中的力进行非侵入性的研究成为可能。目前，国外还有人在用该系统切割、收集染色体片断，此系统对染色体的切割精度现已达到数百纳米，即可将染色体的 DNA 切割 10Mb20Mb 的片断。将切割下来的染色体片断DNA 进行微克隆，并建立某特殊片断的基因文库，可望在基因测序，基因定位等研究工作中提高新手段。4.2 细胞融合细胞融合经历了使用融合剂和附加高压电脉冲的化学物理方法，但终究不能在任意期望的细胞间进行选择融合。激光微束技术就可使一个细胞接近一个
6、目标细胞，使两细胞紧贴在一起，通过几个紫外激光脉冲对细胞接触处的质膜进行辐照，质膜发生光击穿开始扰动，通透性发生变化，可产生微米量级的微孔，进行融合。激光微束细胞融合法与其它化学、物理方法相比较具有许多优点，如：（1） 能选择任意两个细胞之间进行融合；（2） 因仅在两个细胞的接触点照射激光，故作用于细胞的应力和障碍小；（3） 可进行非接触、安全且远距离的无菌操作；（4） 能适时观察融合过程。 参考文献1 贾雅丽等.激光微束技术与光钳系统及其在生物学中的应用J.激光生物学报，2002,11（5）：382-385.2 霍乃蕊，韩克光.细胞融合技术的发展及应用J.激光生物学报，2006,15（2）：210-213.
