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2019-02-01超聲波打造聲鑷技術 可同時操控多項物體 590 期

Author 作者 編輯部
雖說外科醫師還無法如同1960年代的科幻片《聯合縮小軍》(Fantastic Voyage)將身體縮小進入人體進行手術,但或許能透過另一種方式實現這個夢想,好比在去(2018)年諾貝爾物理學獎大放異彩的光鑷技術。然而,由於雷射光需在透明的介質中傳播,且執行過程中可能危害細胞的存活,種種限制也使其難以被運用在生物技術上。

近日,科學家以類似的構想,將產檢掃描或治療腎結石所使用的超聲波打造成「聲鑷(acoustic tweezers)」,可非侵入式地穿透生物組織,且對細胞來說相對安全。英國布里斯托大學(University of Bristol)機械工程所教授德霖克瓦特 (Bruce Drinkwater)等人於《美國國家科學院刊》(PNAS)發表研究成果,展示如何以聲波懸浮(acoustic levitation)同時操縱多樣物件。

團隊成員麻佐(Asier Marzo)博士解釋, 透過新型演算法控制含256個小型揚聲器的陣列,便能打造出結構複雜的鑷狀聲場。為驗證該系統的準確性,團隊將2毫米的聚苯乙烯球體與一條線連結,不僅成功縫補纖維,還可同時操控至少25個此種球體的動作。對於這項技術,團隊相當有信心地表示,該技術在未來1年內可望 於水中環境執行,並適用於生物組織上。

除了操縱物體外,該技術還能在微米尺度下將細胞定位在3D列印的組件或活體細胞上,甚至還能大範圍地懸空做出物理全息圖(physical hologram),相當具發展潛力。

Asier Marzo and Bruce W. Drinkwater, Holographic acoustic tweezers, PNAS, 2018.