■1034■物理雙月刊(廿九卷六期)2007年十二月物理專文魏名佐a花國鋒b許喬威a柯孟楊a曾凱雩b許先業a,b邱爾德aa陽明大學生醫光電工程研究所b陽明大學醫學生物技術研究所E-mail:aechiou@ym.edu.twE-mail:g39326001@ym.edu.tw藉由光鉗探討靈芝多醣體對於巨噬細胞的影響文/魏名佐、花國鋒、許喬威、柯孟楊、曾凱雩、許先業、邱爾德近幾年，光鉗技術已被廣泛的應用在生物物理以及細胞生物的研究主題上。我們利用光鉗系統量測巨噬細胞（J774A.1cell）與鍍有lipopolysaccharide（LPS）的聚苯乙烯微粒間的作用力，並比較當細胞受到靈芝多醣體（EORP，extractofReishipolysaccharides）24小時刺激後的變化。量測出經由靈芝多醣體刺激後的巨噬細胞和鍍有LPS的微粒間結合時間的縮短以及黏附作用力的增加。此外，我們也利用共軛焦顯微鏡與流式細胞儀證實受靈芝多醣體刺激過後的巨噬細胞，LPS接受器（CD14/TLR4膜蛋白）表現量明顯地增多。綜合以上觀測，我們提出經靈芝多醣體刺激後，其巨噬細胞與LPS之結合以及對LPS之內吞能力均增加的論點。關鍵字：光鉗、光學力顯微鏡、四象限位置感測器、光學彈力常數、光學力場、布朗運動、震動光鉗、巨噬細胞、膜蛋白接受器、大腸桿菌、靈芝多醣體。1.簡介中國傳統中草藥的書籍記載，靈芝可以用來促進身體健康。近幾年來，生物科學的研究也證實靈芝中的醣類的確能刺激許多重要的免疫訊息傳遞[1]，其中靈芝多醣體（EORP，extractofReishipolysaccharides）的結構[2]以及相關的免疫訊息傳遞均有充分的研究探討[2]。巨噬細胞在免疫系統中是扮演舉足輕重的角色，細胞中重要的免疫蛋白IL-1也會因靈芝多醣體而產生誘發[3]。巨噬細胞的兩種膜蛋白TLR4和CD14是辨識lipopolysaccharide（LPS）的主要接受器，LPS是革蘭陰式菌細胞壁上的主要成分。了解TLR4/CD14和LPS的作用機制對於初期的免疫系統調控是相當重要的資訊。在這篇文章中，我們使用光鉗去探討靈芝多醣體（EORP）對於巨噬細胞的影響，特別是觀測巨噬細胞上LPS接受器（CD14/TLR4）的表現量以及與LPS之間作用力變化。Ashkin等人於1986年提出利用單一道雷射光束，藉由高度聚焦的物鏡（NA>0.6），可以用來操控微小的粒子，開啟了單光束光鉗（SingleBeamGradient-ForceOpticalTrap,OpticalTweezers）[4]的研究熱潮。而利用近紅外光(e.g.,λ=1.06µm)鉗住單一生物體的可行性也很快的經由實驗證實。利用此項技術可以輕易對細胞生物做非接觸式的微操控，進而減少對生物體的機械性傷害[5]。藉由適當的光學力場計算，實驗校準後[6-8]，單光束光鉗可用來當作量測生物分子作用力的媒介（力量大約在sub-pico-Newton到幾十個pico-Newton）。光學鉗住及微操控技術已被廣泛的應用在生物物理以及細胞生物的研究主題上[9,10]。而利用這項技術可以幫助我們探討生物物理的基本問題，如單分子作用力的研究及其相關應用就是一個很成功的例子[11]。2.光鉗實驗架設圖一為光學鉗住系統的實驗架設示意圖。一線性偏振的雷射光（λ=1064nm,300mW,Nd:YVO4cwlaser）藉由旋轉半波片（HW）來改變雷射偏振角度，再經過極化偏正片（PZ）可以用來調控雷射光的強■1035■物理雙月刊(廿九卷六期)2007年十二月物理專文度。我們將雷射光擴束使其截面與顯微物鏡（水鏡，NA=1.0，100X）孔徑大小相匹配（~1cm）。第一個telescope（telescope1包含兩個焦距同為150mm的凸透鏡），藉由移動平台移動telescope中的第一個凸透鏡，使其光路改變，藉此用來移動光鉗操控微粒。此外telescope中的第一片凸透鏡也用來做為震盪式光鉗的基礎，我們將第一片凸透鏡放在壓電平台（PZT）上藉由波型產生器以及PZT放大器使其凸透鏡來回震盪。第二個雷射（λ=632.8nm,10mW,He-Necwlaser）用來追蹤鉗住微粒的位移擾動。經由空間濾波器及擴束(SF/BE)將追蹤雷射光束擴束，而第二個telescope（telescope2）則是用來使紅光(trackingbeam)以及紅外雷射光(trappingbeam)經由物鏡聚焦後可以在同一平面。兩道雷射光經由二色鏡(DM1)合成後同時打入水鏡(NA=1.0,100X,WD=0.97mm)。藉由物鏡（NA=0.65,40X,WD=0.6mm）將打在鉗住微粒上所散射的紅光投影到四象限的位置感測器上（QPD），用...
