科學家開發(fā)諧波聲鑷技術(shù)能實現(xiàn)高通量細胞的可逆配對和分離

近年來，“聲學鑷子”的研究取得了較大的進步。聲鑷器件通過壓電換能器產(chǎn)生和調(diào)控聲波，可以實現(xiàn)聲懸浮操控液體中的粒子或細胞，而不與它們接觸。

與光鑷技術(shù)（2018年諾貝爾物理學獎）相比， 采用超聲技術(shù)的聲鑷器件， 具有安全、無接觸、低能耗、技術(shù)簡便和小型化等優(yōu)點，在材料科學、生物學、物理學等領(lǐng)域具有明顯優(yōu)勢。

然而，目前基于駐波的聲鑷器件只能同時捕獲和操縱一組粒子，無法有效的組裝并選擇性操控單個粒子，這極大地限制了聲鑷技術(shù)的發(fā)展和應用。

為了解決這個難題，杜克大學機械工程與材料科學系黃俊教授團隊開發(fā)出一種全新的聲學鑷子操縱平臺：HANDS。該平臺解決了傳統(tǒng)聲鑷技術(shù)空間分辨率低、選擇性差等問題，并首次實現(xiàn)聲波控制膠體物質(zhì)及細胞的精確組裝、可逆胞間配對和分離。

不僅如此，HANDS平臺還可以通過簡單的諧波信號調(diào)制，形成并操控單細胞陣列，或有選擇性地對陣列中兩個目標細胞的距離進行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)單細胞的配對及分離。該團隊形象地將這一通過諧波調(diào)制實現(xiàn)的細胞操控過程，比喻為單細胞的“和聲二重奏”。

2022年3月24日，相關(guān)論文以《用于動態(tài)和選擇性粒子操縱的諧波聲學》為題發(fā)表。

在此之前，其實也有科學家嘗試用聲學換能器相控陣陣列及聲全息等方法，單獨操縱懸浮液中的毫米級粒子。

遺憾的是，由于空間分辨率的限制，這些策略無法對直徑約為10微米的單個細胞或微米級膠體粒子進行有效操控。……