Акустический пинцет перемещает клетки в трех измерениях, строит структуры

«В этом приложении мы используем поверхностные акустические волны для создания узлов, в которых задерживаются клетки или микрочастицы», — сказал Тони Джун Хуанг, профессор и заслуженный председатель кафедры биоинженерии и механики. "Затем мы можем перемещать ячейку или частицу в трех измерениях, чтобы создавать структуры в двух или трех измерениях."
Узлы захвата образованы двумя наборами генераторов поверхностных акустических волн. Когда звуковые волны с противоположных сторон встречаются, они создают давление, которое захватывает и позиционирует частицу или ячейку. Перемещение места, где встречаются звуковые волны, перемещает местоположение ячейки или частицы.

Эти сдвиги стоячей волны манипулируют крошечными объектами в двух измерениях. Амплитуда акустических колебаний управляет движением в третьем измерении. Исследователи сообщают о своей работе в сегодняшнем (янв.

25) выпуск Известий Национальной академии наук.
«Результаты, представленные в этой статье, обеспечивают уникальный способ манипулирования биологическими клетками, точно и в трех измерениях, без необходимости какого-либо инвазивного контакта, маркировки или биохимической маркировки», — сказал Субра Суреш, президент Университета Карнеги-Меллона и член организации Исследовательская команда. «Этот подход может открыть новые возможности для исследований и приложений в таких областях, как регенеративная медицина, нейробиология, тканевая инженерия, биопроизводство и метастазирование рака."
Исследовательская группа не только создала трехмерный пинцет, но и смоделировала биопечать с помощью этого устройства и использовала устройство для захвата, перевода и печати отдельных ячеек и их сборок, создавая двухмерные и трехмерные структуры в точном, неинвазивный способ.

Они продемонстрировали эту способность, захватив единственный подвешенный фибробласт мыши и переместив его в целевое место в микрофлюидной камере.
Биопечать для воссоздания биологических материалов должна включать способ сохранения межклеточной коммуникации и взаимодействия клетки с окружающей средой. Хотя устройство не является трехмерным принтером в обычном понимании, оно может перемещать определенные ячейки и частицы в определенные места и прикреплять их туда, где они должны быть функционально.
«Добавление третьего измерения для точного манипулирования отдельными ячейками для биопечати еще больше продвигает технологию акустических пинцетов», — сказал Мин Дао, директор лаборатории наномеханики Массачусетского технологического института. «Сопутствующее моделирование предоставляет решения для манипуляции с клетками, позволяя проверить метод, а также возможную оптимизацию системы."

Третье измерение, достигаемое с помощью этого устройства, основано на акустическом потоке, типе движения жидкости, вызванном стоячей акустической волной. Управляя акустической волной, исследователи могли расположить захваченную частицу или ячейку в любом месте в пределах вертикальных границ замкнутой жидкости.
«Трехмерный акустический пинцет может моделировать клетки с контролем над количеством клеток, расстоянием между ними и ограниченной геометрией, что может предложить уникальный способ печати нейронных клеток для создания искусственных нейронных сетей для приложений нейронной науки или регенеративной нейронной медицины», — сказал Хуанг.
Текущее устройство может размещать ячейку или частицу с точностью до 1 микрометра по горизонтали и с точностью до 2 микрометра по вертикали.

Исследователи перемещали частицу размером 10 микрометров со средней скоростью около 2.5 микрометров в секунду и может размещать клетки от нескольких секунд до нескольких минут в зависимости от расстояния.
По словам исследователей, поскольку длина акустической волны и входная мощность мгновенно настраиваются во время экспериментов, точность размещения ограничивается только разрешением настройки устройства.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *