Одна из важнейших и сложнейших задач при проведении микроопераций с биообъектами — выделение интересующего элемента (например, живой клетки, хромосомы, макромолекулы определенного вида) из имеющегося биологического материала без его загрязнения и повреждения. Лазерная микросистема позволяет успешно решать эту задачу.
Сфокусированный УФ-лазерный луч (длина волны не более 350 нм) длительностью всего в 3 наносекунды не только вырезает нужный микрообъект, не повреждая его, но и катапультирует в улавливающий микроконтейнер, отделяя таким образом от остального материала. Мощность лазерного пучка и фокусировка автоматически регулируются с большой точностью. Этим же лазерным лучом можно предварительно разрушить в исследуемом образце те элементы, которые могут мешать выделению (иссечению и катапультированию) нужного объекта.
Принцип лазерного иссечения с помощью УФ-лазера, заложенный в микросистеме PALM Microbeam (компания PALM Microlaser Technology недавно объединилась с корпорацией Carl Zeiss), основан на явлении так называемого «абляционного фоторазложения» — фотохимического процесса уноса массы с поверхности твердого тела без теплообмена с окружающей средой. Узкий лазерный пучок фокусируется чуть ниже биологического объекта, на подложке, на которой он расположен. В фокусе пучка достигается экстремально высокая плотность фотонов (плотность энергии более 1012 Вт/см²), которая достаточна для разрыва молекулярных связей биомолекул на ионы, электроны и другие частицы, т. е. для образования плазмы. Формирование и разрушение микроплазмы вблизи фокальной точки лазера происходит в течение наносекунд, то есть настолько быстро, что не происходит теплопереноса за границы сфокусированного лазерного пятна.
Этот же процесс является движущей силой катапультирования. Все происходящее визуализируется с помощью видеокамеры и записывается на управляющий компьютер, где хранится подробная информация обо всех манипуляциях и экспериментах. Компьютер регулирует скорость вырезания объекта, интенсивность лазерного луча, позиционирует луч в интересующем месте и т. д.
Использование дополнительного ИК-лазерного луча позволяет при необходимости точно удерживать биологические объекты в растворе в определенном положении, сближать их (например, клетки) для последующих манипуляций.
Микродиссекция может использоваться для огромного числа манипуляций с биологическими и медицинскими объектами: выделения и анализа ДНК, РНК, хромосом и изучения экспрессии генов, клонирования, культивирования клеток, исследования раковых тканей, искусственного оплодотворения и т. д.
Все эти манипуляции и исследования используются в биологии, медицине, биохимии, и даже криминалистике.
