4光镊与其他技术相结合

　　以上关于光镊技术应用在生命科学领域的研究仅仅是冰山一角，但已经向我们展示了光镊在单分子水平研究生物大分子动力学的优越性，它的应用极大地推动了生命科学尤其是生物物理学的发展，加速了人们从单分子水平解析DNA、蛋白质以及各种酶反应的动力学过程。然而每项实验技术都有其一定的局限性，这就需要相关技术手段结合，克服彼此的劣势，达到最理想的功效。光镊也常常与其他光学技术相结合，成为性能更优越的技术手段。

　　4。1光镊与smFRET技术结合

　　生物大分子尤其是蛋白质往往是三维结构，但目前光镊仅能在一维空间研究它们结构动力学（沿光阱移动方向），存在一定的局限性。例如，马达蛋白沿底物移动时会经历复杂的分子内构象改变，超高分辨率光镊仅能研究马达蛋白沿底物移动的步长等动力学信息，而无法获知蛋白的具体构象变化过程。smFRET技术即单分子荧光共振能量转移检测技术，则可通过给生物分子的不同结构域，或者相互作用的分子，比如受体与配体上分别标记donor和acceptor的染料分子，实时地观测分子构象的变化过程，但其空间分辨率不高。因此，为实现在亚纳米级的空间尺度上研究生物分子构象变化的目的，科学家们采用交错分时的方法（interlacingandtimesharingmethod）将smFRET与光镊技术相结合，并利用ssDNA与其互补序列的杂交过程证明了该方法的可行性[40]。相信随着这种整合仪器设备的进一步完善，科学工作者将会通过荧光信号和成像技术在单分子、亚纳米级空间尺度上多角度监测生物分子的构象改变，尤其是一些蛋白复合物和大分子机器，得到更多的动力学信息。

　　4。2光镊与拉曼光谱结合

　　当一束单色光通过振动的分子时会发生非弹性散射，入射光的能量变化与分子内部分子键（molecularbond）的振动能量相一致，收集分子对入射光的拉曼散射光谱，就可以判断分子的生物化学组成[41]。传统共聚焦显微拉曼光谱的后向散射横切面很小，散射强度十分微弱，因此所得到的拉曼信号很弱，同时拉曼光谱探测技术通常使用化学修饰将研究对象固定在机制上，这种配置非常不利于生物分子维持其天然的生理状态，也不利于背景噪声的去除。而结合光镊技术的激光光镊拉曼光谱系统（lasertweezersRamanspectroscopy，LTRS）则可以利用激光形成的光阱捕获生物分子，实现在溶液中将其固定并同时得到光谱信号的目的，保证了生物分子天然的微环境，大大提升了光谱的信噪比[41]。近年来，激光光镊拉曼光谱系统已广泛应用于不同细胞类型的分选[42]、细菌孢子[43]、囊泡等研究。不同于荧光技术，拉曼光谱的非弹性散射使其避开了光学漂白，可以实现实时、连续监测单细胞的动态过程。Moritz等[44—45]利用激光光镊拉曼光谱控制单个大肠杆菌细胞，研究其对抗菌药物的敏感性。首先在无药状态下测定大肠杆菌在生长周期的不同阶段与DNA、RNA及蛋白质相关的不同拉曼振动谱带，然后在加药（盘尼西林/链霉素、头孢唑林）状态下测定729cm–1、1245cm–1和1660cm–1的光谱谱带并与无药状态下的拉曼光谱相比较，发现大肠杆菌对头孢唑林更加敏感。激光光镊拉曼技术无需样品预处理，对样品无损害，是临床研究一个很好的切入点，相信随着该技术的进一步发展，其在细胞分选、癌细胞检测及细胞动力学单细胞水平研究上会越来越有发展空间。

　　5发展前景及展望

　　由于光镊技术集电子、光学、计算机编程、微观操作和生物学为一体，国际上仅少数实验室搭建了不同形式、可操作性强的光镊装置，但随着光镊应用日趋广泛，光镊的潜在发展趋势也越发引人关注，更多的科研人员投身于光镊技术的理论研究和应用研发，相信在不久的将来，随着光镊技术日趋成熟以及与其他光学技术结合，如荧光技术、拉曼光谱、全息技术、纳米孔等，光镊这项富有活力的新兴技术将会在实时连续监测单细胞/单分子的生物动力学，细胞与细胞、分子与分子间的相互作用等生命科学领域做出更多贡献。