Holographic optical tweezers systems for biophysical experiments

[spa] Este trabajo describe el desarrollo de varios sistemas de atrapamiento óptico basados en holografía y su posible aplicación en experimentos de biología molecular. Se ha desarrollado un sistema de caracterización de pantallas de cristal líquido para encontrar configuraciones de trabajo específi...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor: Andilla i Salla, Jordi
Tipo de recurso: tesis doctoral
Estado:Versión publicada
Fecha de publicación:2009
País:España
Institución:Universidad de Barcelona
Repositorio:Dipòsit Digital de la UB
OAI Identifier:oai:diposit.ub.edu:2445/191406
Acceso en línea:https://hdl.handle.net/2445/191406
http://hdl.handle.net/10803/687223
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:Biologia molecular
Citologia
Dispositius optoelectrònics
Molecular biology
Cythology
Optoelectronic devices
id ES_c3fe3f2b20a2b6062a6d89f2d6b7c570
oai_identifier_str oai:diposit.ub.edu:2445/191406
network_acronym_str ES
network_name_str España
repository_id_str
spelling Holographic optical tweezers systems for biophysical experimentsAndilla i Salla, JordiBiologia molecularCitologiaDispositius optoelectrònicsMolecular biologyCythologyOptoelectronic devices[spa] Este trabajo describe el desarrollo de varios sistemas de atrapamiento óptico basados en holografía y su posible aplicación en experimentos de biología molecular. Se ha desarrollado un sistema de caracterización de pantallas de cristal líquido para encontrar configuraciones de trabajo específicas adecuadas a los sistemas de pinzas ópticas holográficas. Utilizando este sistema hemos encontrado una configuración de trabajo sin modulación en amplitud y con 2pi de modulación en fase. Se han estudiado las aberraciones introducidas por las pantallas de cristal líquido en el sistema y se han corregido, utilizando el mismo modulador, mediante la introducción de las variaciones de fase adecuadas. Para encontrarlas se han utilizado dos métodos. En el primer caso se ha utilizado la parte central del modulador, la cual introduce aberración de astigmatismo, y se ha compensado introduciendo los valores de fase correspondientes a una lente toroidal. El segundo método, más elaborado, ha consistido en determinar la aberración completa introducida por la pantalla mediante un sensor de frente de onda y determinar, así, los valores necesarios para la corrección. Se han estudiado los efectos introducidos por cada uno de los elementos del sistema óptico mediante una simulación utilizando el programa de diseño óptico Zemax. A partir de esta simulación se han determinado los factores de diseño más críticos en términos de aberraciones y eficiencia y poder diseñas así un sistema de pinzas ópticas holográficas óptimo. Se han evaluado las características de los algoritmos de cálculo de hologramas: de rampas y lentes, Gerchberg-Saxton y de máscaras aleatorias. Se han implementado estos algoritmos en una interfaz, programada en Java, que permite la interacción con múltiples partículas de forma dinámica y en tiempo real. Utilizando toda la información anterior se ha construido un sistema de pinzas ópticas holográficas optimizado y con capacidad de control tridimensional de múltiples partículas en tiempo real. Se ha utilizado este sistema en la exploración de la aplicación de los sistemas holográficos en dos tipos de experimentos dentro de la biología molecular. La utilización de pinzas holográficas ha permitido la interacción con vesículas transportadas por motores moleculares en el interior de células vivas de forma dinámica. Para evaluar la posibilidad de la utilización de holografía en experimentos de estiramiento de molécula individual, se ha comprobado que es posible reproducir resultados compatibles en el estudio de las propiedades elásticas de la molécula de ADN, en comparación con el experimento no holográfico.Universitat de BarcelonaMartín Badosa, EstelaMontes Usategui, MarioUniversitat de Barcelona. Departament de Física Aplicada i Òptica2009info:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionapplication/pdfhttps://hdl.handle.net/2445/191406http://hdl.handle.net/10803/687223Tesis Doctorals - Departament - Física Aplicada i Òpticareponame:Dipòsit Digital de la UBinstname:Universidad de BarcelonaIngléscc by-nc-nd (c) Andilla i Salla, Jordi, 2022http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/es/info:eu-repo/semantics/openAccessoai:diposit.ub.edu:2445/1914062026-05-27T06:46:51Z
dc.title.none.fl_str_mv Holographic optical tweezers systems for biophysical experiments
title Holographic optical tweezers systems for biophysical experiments
spellingShingle Holographic optical tweezers systems for biophysical experiments
Andilla i Salla, Jordi
Biologia molecular
Citologia
Dispositius optoelectrònics
Molecular biology
Cythology
Optoelectronic devices
title_short Holographic optical tweezers systems for biophysical experiments
title_full Holographic optical tweezers systems for biophysical experiments
title_fullStr Holographic optical tweezers systems for biophysical experiments
title_full_unstemmed Holographic optical tweezers systems for biophysical experiments
title_sort Holographic optical tweezers systems for biophysical experiments
dc.creator.none.fl_str_mv Andilla i Salla, Jordi
author Andilla i Salla, Jordi
author_facet Andilla i Salla, Jordi
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Martín Badosa, Estela
Montes Usategui, Mario
Universitat de Barcelona. Departament de Física Aplicada i Òptica
dc.subject.none.fl_str_mv Biologia molecular
Citologia
Dispositius optoelectrònics
Molecular biology
Cythology
Optoelectronic devices
topic Biologia molecular
Citologia
Dispositius optoelectrònics
Molecular biology
Cythology
Optoelectronic devices
description [spa] Este trabajo describe el desarrollo de varios sistemas de atrapamiento óptico basados en holografía y su posible aplicación en experimentos de biología molecular. Se ha desarrollado un sistema de caracterización de pantallas de cristal líquido para encontrar configuraciones de trabajo específicas adecuadas a los sistemas de pinzas ópticas holográficas. Utilizando este sistema hemos encontrado una configuración de trabajo sin modulación en amplitud y con 2pi de modulación en fase. Se han estudiado las aberraciones introducidas por las pantallas de cristal líquido en el sistema y se han corregido, utilizando el mismo modulador, mediante la introducción de las variaciones de fase adecuadas. Para encontrarlas se han utilizado dos métodos. En el primer caso se ha utilizado la parte central del modulador, la cual introduce aberración de astigmatismo, y se ha compensado introduciendo los valores de fase correspondientes a una lente toroidal. El segundo método, más elaborado, ha consistido en determinar la aberración completa introducida por la pantalla mediante un sensor de frente de onda y determinar, así, los valores necesarios para la corrección. Se han estudiado los efectos introducidos por cada uno de los elementos del sistema óptico mediante una simulación utilizando el programa de diseño óptico Zemax. A partir de esta simulación se han determinado los factores de diseño más críticos en términos de aberraciones y eficiencia y poder diseñas así un sistema de pinzas ópticas holográficas óptimo. Se han evaluado las características de los algoritmos de cálculo de hologramas: de rampas y lentes, Gerchberg-Saxton y de máscaras aleatorias. Se han implementado estos algoritmos en una interfaz, programada en Java, que permite la interacción con múltiples partículas de forma dinámica y en tiempo real. Utilizando toda la información anterior se ha construido un sistema de pinzas ópticas holográficas optimizado y con capacidad de control tridimensional de múltiples partículas en tiempo real. Se ha utilizado este sistema en la exploración de la aplicación de los sistemas holográficos en dos tipos de experimentos dentro de la biología molecular. La utilización de pinzas holográficas ha permitido la interacción con vesículas transportadas por motores moleculares en el interior de células vivas de forma dinámica. Para evaluar la posibilidad de la utilización de holografía en experimentos de estiramiento de molécula individual, se ha comprobado que es posible reproducir resultados compatibles en el estudio de las propiedades elásticas de la molécula de ADN, en comparación con el experimento no holográfico.
publishDate 2009
dc.date.none.fl_str_mv 2009
dc.type.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.none.fl_str_mv https://hdl.handle.net/2445/191406
http://hdl.handle.net/10803/687223
url https://hdl.handle.net/2445/191406
http://hdl.handle.net/10803/687223
dc.language.none.fl_str_mv Inglés
language_invalid_str_mv Inglés
dc.rights.none.fl_str_mv cc by-nc-nd (c) Andilla i Salla, Jordi, 2022
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/es/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv cc by-nc-nd (c) Andilla i Salla, Jordi, 2022
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/es/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universitat de Barcelona
publisher.none.fl_str_mv Universitat de Barcelona
dc.source.none.fl_str_mv Tesis Doctorals - Departament - Física Aplicada i Òptica
reponame:Dipòsit Digital de la UB
instname:Universidad de Barcelona
instname_str Universidad de Barcelona
reponame_str Dipòsit Digital de la UB
collection Dipòsit Digital de la UB
repository.name.fl_str_mv
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1869418843424686080
score 15.300719