在培养皿实验中 声波代替了人的培养手

杜克大学的声波手机械工程师展示了一组使用声波处理皮氏培养皿中的颗粒和细胞的原型。该设备在科学界被称为“声学镊子”，代替是培养制造这类工具的首次尝试，迄今为止，皿实这些工具已降级到具有特定设备和专门知识的验中实验室，可用于各种场合。声波手

对该技术进行描述的代替论文于9月9日在线发表在《科学进展》杂志上。

声学镊子是培养一个强大的，多功能的皿实一套工具，利用声音波来操纵生物粒子从纳米级外囊泡毫米大小的验中多细胞生物。在过去的声波手几十年中，声学镊子的代替功能已经从简单的粒子捕获扩展到了细胞和生物在三个维度上的精确旋转和平移。

“最近的进步导致了许多先进，多功能的工具，”在该领域工作了十多年的机械工程和材料科学的威廉·贝文杰出教授Tony Jun Huang说。“然而，归根结底，这一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。本文展示了朝着更加友好的工作流程迈出的一步，从而使其变得更加容易供最终用户采用这项技术。”

在他们的第一个应用中，声学镊子使用从微流控芯片或腔室的相对两侧产生的声波来创建节点，在该节点中捕获细胞或微粒。在腔室的相对表面上移动声波的波前可以控制粒子在二维上的位置，而调整声波的振幅可以在第三个方向上推动或拉动它们。

从那以后，已经证明了更高级的设置，其中声波在整个流体室内回荡。例如，根据应用，可以创建和更改图案以一次分离并处理多个粒子，也可以形成漩涡以浓缩一组粒子。

但是，无论其能力多么先进，声学镊子都被降级为带有专用设备的原型演示和实验室。几乎没有生物学家采用这种技术。

Huang说：“我们的目标是弥合声学创新与生物/临床台式之间的差距。”

在论文中，Huang和他的同事演示了三个原型设置，这些设置使用换能器产生声波，以操纵生物医学实验室中最常见的细胞培养板(培养皿)中的颗粒。

在第一种设计中，一组四个换能器(在培养皿的每一侧各一个)产生声波，这些声波彼此相互作用以在培养皿的液体样品中形成直立模式。该设置可用于多种配置的细胞构图，细胞间相互作用研究以及3-D组织的构建。

第二种设计使用倾斜的换能器，从培养皿的下方发出倾斜的声波，以形成一个漩涡，将碟中的内容物集中在中心。这种能力将使研究人员能够集中生物颗粒以增强信号并构建大细胞球体。

在最终设置中，全息叉指式换能器(两个像拉链一样安装在一起的换能器)从皮氏培养皿下方产生高频束状波，以控制特定位置的粒子。通过在不同设计之间切换，该设置可以刺激细胞以及浓缩和捕获生物颗粒。

这些设置共同展示了易于使用的声学镊子，该镊子可以轻柔地操纵各种各样的细胞和颗粒，而无需触摸或标记它们。潜在的应用包括图案化和打印细胞，分离和分选细胞，控制细胞间的相互作用，构建组织和旋转多细胞生物。

Huang说：“这项研究的目的是在皮氏培养皿中复制我们的声学镊子的某些以前的功能。” Huang说，他也是一家公司的联合创始人，致力于将该技术商业化。“我们的下一个目标是构建一个单一的原型，以实现这三种设置的所有功能，甚至更多。”

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