據美國《每日科(kē)學》網站8月31日報道,美國賓州州立大學的科學家研製(zhì)出一種以聲音(yīn)作為鑷子的係統,其(qí)小至(zhì)可以放置在芯片上(shàng),對單個細胞或納米(mǐ)大小的顆粒進行操(cāo)控。這將終結之前僅能使用光鑷等大型設備操縱微型物體的曆史。
“目(mù)前使用的方式(shì)都需要消耗大(dà)量能量,並可能損害甚至殺死活體細胞。”工程科學和力學係的助理教授黃俊(音譯)說(shuō),“聲學鑷子遠小於光學鑷子,消耗的能量也要少50萬倍。”由於體積很小,聲鑷可通(tōng)過標(biāo)準的(de)芯(xīn)片加(jiā)工技術製成,在不傷害活體細胞的情況下對其(qí)進行(háng)操控。
聲(shēng)鑷與其他鑷子不同(tóng),它能同時為多個微小物體進行定位,將(jiāng)其等距離放置到平行線(xiàn)或網格上。而網格(gé)布局或是(shì)對(duì)生物學應用最有幫助的結(jié)構,研究人員可以將幹細胞放在網格上進行測試,或借助網格培養(yǎng)皮膚細胞,以獲取(qǔ)新的皮膚組(zǔ)織。同時(shí),科研人員也可觀察到任一類型的細胞如何生長。黃俊表(biǎo)示,聲鑷(niè)不僅能用在生物學領域,還能應用於物理、化學(xué)和材料學(xué)等創造納米粒子(zǐ)圖樣(yàng)以製造塗料或腐蝕劑的學科。
聲鑷通過設立連續的(de)表麵聲波而工作(zuò)。若兩個(gè)聲源彼此相(xiàng)對,且每個聲源都發出相同波長的聲音,就會出現一個點,使得相對的聲音相互抵消。這個點可被視為波穀。因為聲波具有壓力,能夠推動非常小的物(wù)體。因此細胞或納米粒子會隨著聲波移動,直至聲波抵達波穀不(bú)再運動。粒子或細胞也將隨之(zhī)停止(zhǐ)移動,“落”入穀底。如果聲音來自兩個平行的聲源,波穀便會(huì)形成一條線或一(yī)係列的線。而如果聲源彼此成直角,波穀將形成如棋盤般均勻等距的行或列。同樣(yàng),這些(xiē)粒子也將被推動至(zhì)聲音不再移動的地點。
研究人員利用直徑(jìng)約為1.9微米(mǐ)的熒光聚苯乙烯顆粒及(jí)牛的紅血球和單細胞大腸杆菌對聲鑷(niè)進行了測試。在兩群細胞形狀和大小明顯不同的情況(kuàng)下,測試結果證明了聲鑷技術(shù)的多能性。具體報告發布在最新(xīn)一期的《芯片實驗室》(lab on chip)雜誌上。
科(kē)學家表示(shì)圖樣的(de)性(xìng)能獨(dú)立於粒子的電、磁和光學特性。“絕大多數細胞(bāo)或粒子(zǐ)可在(zài)幾秒內(nèi)形成圖樣。由於它們具有不同的特性,聲鑷也(yě)能從死細胞中分離(lí)出活細胞,或(huò)者不(bú)同(tóng)類型的粒子。”黃俊說。
由於自身(shēn)的多能性、低(dī)能耗、技術簡便和小型化等特性,聲鑷顯示出明顯的優勢。研究人員希望未來(lái)聲鑷能(néng)成為更加強大的工(gōng)具,為(生(shēng)物)組(zǔ)織工程、細胞研究和藥物篩選等應用提供(gòng)更(gèng)大的幫助(zhù)。
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更多>2018-10-12