Título
Development of an advanced biophotonic platform for studies and applications with live biological samples
Desarrollo de una plataforma biofotónica avanzada para estudios y aplicaciones con muestras biológicas vivas
Autor
BEATRIZ ALINA JUAREZ ALVAREZ
Colaborador
Kevin Arthur O'Donnell (Asesor de tesis)
Nivel de Acceso
Acceso Abierto
Materias
Resumen o descripción
A biophotonic platform incorporating various optical techniques into a single system was designed, built, and characterized. The primary goal of building this kind of system was to study living cells. The techniques incorporated as modules into an inverted optical microscope were optical trapping with a single trap or dynamically reconfigurable multiple traps, back focal plane interferometry, and fluorescence microscopy. An integrated instrument control program with a graphical user interface was developed to maximize the system’s capabilities and simplify data acquisition. It allowed the simultaneous or independent use of the optical techniques. The system was used to study green biflagellated microalgae Dunaliella tertiolecta placed in a 50 μm thick glass chamber. Optical trapping without apparent photodamage of this highly motile microorganism was possible with a 1064 nm wavelength laser. Excitation of the chlorophyll fluorescence in the microalgae’s body was done with a 405 nm wavelength laser. Back focal plane interferometry was applied to record the cell’s motility, obtaining the rotation frequency of the body and flagella as the microalgae were held in the optical trap. One of the main results of using the developed biophotonic platform was the in vivo observation of laser-induced detachment of Dunaliella tertiolecta from a glass surface, providing some insight into the photostimulus produced by near-infrared light on this species. The biophotonic platform techniques were tested individually and imultaneously, demonstrating that the developed system can be a reliable tool to study live cells.
En este trabajo se diseñó, construyó y caracterizó una plataforma biofotónica que incorpora diversas técnicas ópticas en un solo sistema. El objetivo principal de la construcción de este tipo de sistema fue estudiar células vivas. Las técnicas incorporadas como módulos a un microscopio óptico invertido fueron el atrapamiento óptico con una sola trampa o con trampas múltiples reconfigurables dinámicamente, interferometría de plano focal posterior, y microscopía de fluorescencia. Un programa para control de la instrumentación con una interfase gráfica de usuario fue desarrollado para maximizar las capacidades del sistema y simplificar la adquisición de datos. Esto permitió el uso simultáneo o independiente de las técnicas ópticas. El sistema se utilizó para estudiar microalgas verdes biflageladas Dunaliella tertiolecta colocadas en una cámara de vidrio de 50 μm de espesor. El atrapamiento óptico sin fotodaño aparente de este microorganismo de alta motilidad fue posible con un laser de longitud de onda de 1064 nm. La excitación de la clorofila del cuerpo se realizó con un láser de longitud de onda de 405 nm. La interferometría de plano focal posterior se aplicó para capturar la motilidad de la célula, obteniendo las frecuencias de rotación del cuerpo y los flagellos mientras la célula se encontraba detenida en una trámpa óptica. Uno de los principales resultados obtenidos al utilizar la plataforma biofotónica desarrollada fue la observación in vivo del desprendimiento inducido por láser de Dunaliella tertiolecta de una superficie de vidrio, proporcionando información sobre el fotoestímulo producido por luz en el infrarojo cercano en esta especie. Las técnicas de la plataforma biofotónica se probaron de forma individual y simultánea, demostrando que el sistema desarrollado puede ser una herramienta confiable para el estudio de células vivas.
Editor
CICESE
Fecha de publicación
2021
Tipo de publicación
Tesis de doctorado
Recurso de información
Formato
application/pdf
Idioma
Inglés
Sugerencia de citación
Juárez Álvarez, B.A. 2021. Development of an advanced biophotonic platform for studies and applications with live biological samples. Thesis Doctor of Science. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 95 pp.
Repositorio Orígen
Repositorio Institucional CICESE
Descargas
199