美研究出多功能微型聲學(xué)鑷子 可對(duì)單個(gè)細(xì)胞或納米大小的顆粒進(jìn)行操控

　　據(jù)美國(guó)《每日科學(xué)》網(wǎng)站8月31日?qǐng)?bào)道，美國(guó)賓州州立大學(xué)的科學(xué)家研制出一種以聲音作為鑷子的系統(tǒng)，其小至可以放置在芯片上，對(duì)單個(gè)細(xì)胞或納米大小的顆粒進(jìn)行操控。這將終結(jié)之前僅能使用光鑷等大型設(shè)備操縱微型物體的歷史。

　　“目前使用的方式都需要消耗大量能量，并可能損害甚至殺死活體細(xì)胞。”工程科學(xué)和力學(xué)系的助理教授黃俊（音譯）說，“聲學(xué)鑷子遠(yuǎn)小于光學(xué)鑷子，消耗的能量也要少50萬(wàn)倍。”由于體積很小，聲鑷可通過標(biāo)準(zhǔn)的芯片加工技術(shù)制成，在不傷害活體細(xì)胞的情況下對(duì)其進(jìn)行操控。

　　聲鑷與其他鑷子不同，它能同時(shí)為多個(gè)微小物體進(jìn)行定位，將其等距離放置到平行線或網(wǎng)格上。而網(wǎng)格布局或是對(duì)生物學(xué)應(yīng)用有幫助的結(jié)構(gòu)，研究人員可以將干細(xì)胞放在網(wǎng)格上進(jìn)行測(cè)試，或借助網(wǎng)格培養(yǎng)皮膚細(xì)胞，以獲取新的皮膚組織。同時(shí)，科研人員也可觀察到任一類型的細(xì)胞如何生長(zhǎng)。黃俊表示，聲鑷不僅能用在生物學(xué)領(lǐng)域，還能應(yīng)用于物理、化學(xué)和材料學(xué)等創(chuàng)造納米粒子圖樣以制造涂料或腐蝕劑的學(xué)科。

　　聲鑷通過設(shè)立連續(xù)的表面聲波而工作。若兩個(gè)聲源彼此相對(duì)，且每個(gè)聲源都發(fā)出相同波長(zhǎng)的聲音，就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)點(diǎn)，使得相對(duì)的聲音相互抵消。這個(gè)點(diǎn)可被視為波谷。因?yàn)槁暡ň哂袎毫?，能夠推?dòng)非常小的物體。因此細(xì)胞或納米粒子會(huì)隨著聲波移動(dòng)，直至聲波抵達(dá)波谷不再運(yùn)動(dòng)。粒子或細(xì)胞也將隨之停止移動(dòng)，“落”入谷底。如果聲音來自兩個(gè)平行的聲源，波谷便會(huì)形成一條線或一系列的線。而如果聲源彼此成直角，波谷將形成如棋盤般均勻等距的行或列。同樣，這些粒子也將被推動(dòng)至聲音不再移動(dòng)的地點(diǎn)。

　　研究人員利用直徑約為1.9微米的熒光聚苯乙烯顆粒及牛的紅血球和單細(xì)胞大腸桿菌對(duì)聲鑷進(jìn)行了測(cè)試。在兩群細(xì)胞形狀和大小明顯不同的情況下，測(cè)試結(jié)果證明了聲鑷技術(shù)的多能性。具體報(bào)告發(fā)布在新一期的《芯片實(shí)驗(yàn)室》（lab on chip）雜志上。

　　科學(xué)家表示圖樣的性能獨(dú)立于粒子的電、磁和光學(xué)特性。“絕大多數(shù)細(xì)胞或粒子可在幾秒內(nèi)形成圖樣。由于它們具有不同的特性，聲鑷也能從死細(xì)胞中分離出活細(xì)胞，或者不同類型的粒子。”黃俊說。

　　由于自身的多能性、低能耗、技術(shù)簡(jiǎn)便和小型化等特性，聲鑷顯示出明顯的優(yōu)勢(shì)。研究人員希望未來聲鑷能成為更加強(qiáng)大的工具，為（生物）組織工程、細(xì)胞研究和藥物篩選等應(yīng)用提供更大的幫助。