微型聲學鑷子

微型聲學鑷子，是以聲音作為鑷子的系統，其小至可以放置在晶片上，對單個細胞或納米大小的顆粒進行操控，由於自身的多能性、低能耗、技術簡便和小型化等特性，聲鑷顯示出明顯的優勢。

基本介紹

• 中文名：微型聲學鑷子
• 性質：以聲音作為鑷子的系統
• 優勢：多能性、低能耗、技術簡便
• 發明者：美國賓州州立大學的科學家

概念介紹

微型聲學鑷子，美國賓州州立大學的科學家研製出一種以聲音作為鑷子的系統，其小至可以放置在晶片上，對單個細胞或納米大小的顆粒進行操控。這將終結之前僅能使用光鑷等大型設備操縱微型物體的歷史。由於自身的多能性、低能耗、技術簡便和小型化等特性，聲鑷顯示出明顯的優勢。研究人員希望未來聲鑷能成為更加強大的工具，為生物組織工程、細胞研究和藥物篩選等套用提供更大的幫助。

研究價值

工程科學和力學系的助理教授黃俊說目前使用的方式都需要消耗大量能量，並可能損害甚至殺死活體細胞。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，聲鑷可通過標準的晶片加工技術製成，在不傷害活體細胞的情況下對其進行操控。

聲鑷與其他鑷子不同，它能同時為多個微小物體進行定位，將其等距離放置到平行線或格線上。而格線布局或是對生物學套用最有幫助的結構，研究人員可以將幹細胞放在格線上進行測試，或藉助格線培養皮膚細胞，以獲取新的皮膚組織。同時，科研人員也可觀察到任一類型的細胞如何生長。黃俊表示，聲鑷不僅能用在生物學領域，還能套用於物理、化學和材料學等創造納米粒子圖樣以製造塗料或腐蝕劑的學科。

工作原理

聲鑷通過設立連續的表面聲波而工作。若兩個聲源彼此相對，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。這個點可被視為波谷。因為聲波具有壓力，能夠推動非常小的物體。因此細胞或納米粒子會隨著聲波移動，直至聲波抵達波谷不再運動。粒子或細胞也將隨之停止移動，“落”入谷底。如果聲音來自兩個平行的聲源，波谷便會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至聲音不再移動的地點。

測試試驗

研究人員利用直徑約為1.9微米的螢光聚苯乙烯顆粒及牛的紅血球和單細胞大腸桿菌對聲鑷進行了測試。在兩群細胞形狀和大小明顯不同的情況下，測試結果證明了聲鑷技術的多能性。具體報告發布在最新一期的《晶片實驗室》(lab on chip)雜誌上。

科學家表示圖樣的性能獨立於粒子的電、磁和光學特性。絕大多數細胞或粒子可在幾秒內形成圖樣。由於它們具有不同的特性，聲鑷也能從死細胞中分離出活細胞，或者不同類型的粒子。