科学家使用“声学镊子”在培养皿中移动颗粒

尽管我们中的许多人都可以在学校里认识培养皿作为细菌培养的容器,但在研究背景下,它们可能包含任何数量的生物粒子,其中有些是很小且困难的

尽管我们中的许多人都可以在学校里认识培养皿作为细菌培养的容器,但在研究背景下,它们可能包含任何数量的生物粒子,其中有些非常小且难以手动操纵。现在,杜克大学的研究人员发表了一篇有关科学进步的论文,该论文介绍了新的非接触式高精度原型工具,这些工具利用声波来允许科学家操纵培养皿中的液体持有的物体。

科学家所说的“声学镊子”背后的概念并不是全新的,因为在粒子捕获和细胞工作中使用了使用。 “但是,”高级作家托尼·朱恩(Tony Jun Huang)告诉Phys.org,“归根结底,该领域的成功取决于生物学家,化学家或临床医生等最终用户是否愿意采用这项技术。本文展示了朝着更友好的工作流程迈出的一步,使最终用户更容易采用这项技术。”

图形解释了声波如何移动对象信用:大思考

要了解“镊子”如何工作,重要的是要知道它们是镊子,因为它们只能抓住对象,以便可以被操纵。这就是它们与家用镊子相似的程度:声学镊子不是小的手持设备。他们比这更高科技。声学镊子使用针对要操纵的物体的一对声波。 (NASA有一对出色的简短视频,解释了声波的工作原理。)

在声学镊子中,彼此互相指向的声波将物体推入波浪相遇的位置,称为“捕获节点”。一旦对象被困在那里,可以通过调整声波的强度或振幅来根据需要重新定位节点的位置。随着节点的移动,被困在其中的物体也会随之而来。声学镊子提供了一种无触摸,温和和无损的手段来固定和操纵非常小的物体 – 例如,单个单元格或粒子。使用彼此之间和上方发出的多个声波,可以在三个维度上移动对象。这使科学家可以将物体与巨大的精度混合在一起,并从被困的物体中构造二维和三维结构。

图片来源:Tian等人/科学进步

研究人员在论文中介绍了三种不同的原型。他们都采用了固定在培养皿和/或以下培养皿以下的小型压电声传感器。这些传感器将电能转换为声波,并可以在几乎任何方向上移动培养皿中的物体。

第一个原型具有四个换能器,围绕着培养皿的四个象限,使镊子可以横向移动靶向物体。第二型型号使用Petri菜肴下方的倾斜声音传感器,在其中心中创建旋风,能够捕获,浓缩,浓缩,浓缩,浓缩,浓缩,浓缩,浓缩,浓缩,浓缩,浓缩,浓缩,浓缩,浓缩,浓缩,浓缩,浓缩,浓缩,浓缩,浓缩,浓缩,能够捕获,旋转式旋转式。并混合菜肴的内容物。第三个设计将盘下的两个换能器拟合在一起,就像拉链一样,形成全息IDT(互换能器)。这种高度可配置的排列会从盘下下方产生高频梁状波。例如,可以将它们编程为以3D为注重的或涡旋束,使它们能够执行一系列对象操作。本研究的主要目的是解决如何以更紧凑,更实用的形式实施已经可用的声学镊子,该形式对研究人员,更实用的形式,根据黄的说法。

正如论文所指出的那样:“尽管已经证明了以前的声学镊子来操纵细胞,但其中大多数需要定制的微流体通道/腔室,这些通道通常需要耗时且昂贵的制造步骤,因此在生物学中不经常使用和生物医学实验室。”该论文说,作者的目的是开发“可以直接在最常见的实验室细胞培养板,培养皿中直接操纵生物颗粒的声学镊子设备”。

作者的下一个目标是进一步分类其原型的功能,尤其是其可配置的第三个设计。他们希望,在道路上,将开发一种设备,该设备结合了单个设备中原型提供的所有三种功能。

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