麻省理工學院的科學家成功設計了一種微型設備，可以處理細胞和顆粒，就像舊的設備一樣在星球大戰中。這種基於芯片的新技術可以幫助研究 DNA、細胞識別和探索各種疾病。
矽光子學：該設備的支柱
這種基於矽光子學的設備使用光束來捕獲和移動生物顆粒、細胞或 DNA 分子。傳統上，光鑷屬於使用光用於類似目的的設備類別，與龐大而復雜的實驗室裝置不同，配有顯微鏡和其他用於生成和控制光束的設備。這種新的解決方案比現有設備更加緊湊、成本更低並且效率更高。
麻省理工學院電氣工程和計算機科學教授 Jelene Notaros 表示，該設備現在可以讓生物學家在無需更重的光學系統的情況下實現光學捕獲和鑷子。現在，整個過程變得更加簡單，因此也可以在更受限的環境中進行更廣泛的應用。
基於芯片的鑷子與傳統系統的比較
根據有趣的工程，與之前的基於芯片的技術相比，新設備的一些主要發展包括能夠從更遠的距離捕獲和移動粒子。
傳統的基於芯片的光鑷只能控制芯片表面附近的顆粒。麻省理工學院的該設備可以使用矽光子芯片發出的光束來發射，該芯片將粒子的運動控制在幾毫米之內，從而顯著拓寬了其功能範圍。
事實上，芯片發出的光非常細，甚至可以透過用於保護生物樣品的玻璃蓋玻片。在許多生物和醫學實驗中，被觀察的細胞可能需要處於絕對無菌的條件下。
集成光學相控陣技術
基於芯片的系統的核心是集成光學相控陣技術，使用在矽芯片上製造的所謂微型天線。這些天線是通過半導體製造技術製造的，研究人員可以通過電子方式修改發送到各個天線的信號來控制光束的特性。
這種能力使他們能夠在距芯片表面相當遠的距離上以非常高的精度捕獲和操縱細胞。
在細胞研究和疾病研究中的應用
麻省理工學院的科學家發現，該裝置可以在聚苯乙烯球上工作，並且已經可以操縱癌細胞。然而，找到這種裝置並不是一件容易的事，因為科學家們面臨著克服這些挑戰的挑戰。他們面臨的問題包括確定跟踪粒子的半自動化方法、計算陷阱強度值並找到其理想範圍，以及以最有效的方式處理實驗數據。
諾塔羅斯在一份報告中表示：“之前沒有人創造出能夠在毫米級距離上捕獲微粒的基於矽光子學的光鑷。與之前的演示相比，這已經提高了幾個數量級。”新聞稿。
這種微小但功能強大的設備對改變細胞過程研究具有廣闊的前景。也許在未來，它可能會帶來一種以便攜式、多功能形式操縱粒子的技術，從而改變疾病、細胞生物學或其他一些科學領域的研究。
