聲波有望代替人手進行培養皿實驗

聲波鑷子裝置的三種模型

美國杜克大學的機械工程師們展示了一套利用聲波操縱培養皿中粒子和細胞的設備模型。這些設備被稱為「聲波鑷子」，這是科學家們首次嘗試製造此類型工具。

目前這些工具僅在具有特定設備的專業實驗室使用，可適用於不同環境。該論文於9月9日發表於《科學發展》雜誌。

「聲波鑷子」是一種功能強大、用途廣泛的工具，從納米級細胞外囊泡到毫米級多細胞生物的生物製品，它都可以利用聲波操縱。在過去的幾十年裡，聲鑷的功能已經從簡單的粒子捕捉擴展到三維空間內細胞及生物體的精確旋轉和平移。

雖然「聲波鑷子」功能強大，但它目前還未被廣泛運用。

本文作者、機械工程和材料科學教授Huang說：「這項技術能否成功取決於生物學家、化學家或臨床醫生是否願意採用這項技術。我們的目標是拉近『聲波鑷子』技術創新與生物學/臨床操作之間的距離。」

在這篇論文中，Huang和他的同事闡述了三種模型裝置。這些裝置使用換能器產生聲波，操縱生物醫學實驗室中最常見的細胞培養皿中的粒子。

在第一種設計模型中，一組由四個換能器組成，分別置於培養皿的四側，製造聲波。這些聲波相互作用，在培養皿的液體樣本中形成一個直立的模式。該裝置可用於多形態細胞模式構建、細胞間相互作用研究以及三維組織的構建。

第二種設計模型將換能器傾斜放置，從培養皿下方發出傾斜的聲波，從而製造漩渦將培養皿內的物質集中在中心。這種裝置能幫助科研人員聚集生物粒子，進行信號增強和大細胞球體構建。

最後一種裝置使用全息叉指換能器，兩個換能器像拉鏈一樣裝配在一起，從培養皿下方產生高頻束狀波，控制特定位置的粒子。通過在不同裝置間切換，這種裝置既可以刺激細胞，又可以聚集並捕獲生物粒子。

總的來說，這些裝置展示了「聲波鑷子」的多種功能，可以在不接觸或標記的情況下輕輕操縱各種細胞和粒子。該技術具有多種應用潛質，如：細胞製圖及列印、細胞拆分及分類、細胞間相互作用控制、組織構建等。

Huang表示，團隊的下一目標是建立能同時實現三種裝置全部功能的單一模型。他還創立了一家公司，致力於將該項技術商業化。

編譯：小貝 審稿：西莫 責編：陳之涵

期刊來源：《科學發展》

期刊編號：2375-2548

原文連結：https://phys.org/news/2020-09-human-petri-dish.html

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