麻省理工学院的科学家成功设计了一种微型设备，可以处理细胞和颗粒，就像旧的设备一样在星球大战中。这种基于芯片的新技术可以帮助研究 DNA、细胞识别和探索各种疾病。
硅光子学：该设备的支柱
这种基于硅光子学的设备使用光束来捕获和移动生物颗粒、细胞或 DNA 分子。传统上，光镊属于使用光用于类似目的的设备类别，与庞大而复杂的实验室装置不同，配有显微镜和其他用于生成和控制光束的设备。这种新的解决方案比现有设备更加紧凑、成本更低并且效率更高。
麻省理工学院电气工程和计算机科学教授 Jelene Notaros 表示，该设备现在可以让生物学家在无需更重的光学系统的情况下实现光学捕获和镊子。现在，整个过程变得更加简单，因此也可以在更受限的环境中进行更广泛的应用。
基于芯片的镊子与传统系统的比较
根据有趣的工程，与之前的基于芯片的技术相比，新设备的一些主要发展包括能够从更远的距离捕获和移动粒子。
传统的基于芯片的光镊只能控制芯片表面附近的颗粒。麻省理工学院的该设备可以使用硅光子芯片发出的光束来发射，该芯片将粒子的运动控制在几毫米之内，从而显着拓宽了其功能范围。
事实上，芯片发出的光非常细，甚至可以透过用于保护生物样品的玻璃盖玻片。在许多生物和医学实验中，被观察的细胞可能需要处于绝对无菌的条件下。
集成光学相控阵技术
基于芯片的系统的核心是集成光学相控阵技术，使用在硅芯片上制造的所谓微型天线。这些天线是通过半导体制造技术制造的，研究人员可以通过电子方式修改发送到各个天线的信号来控制光束的特性。
这种能力使他们能够在距芯片表面相当远的距离上以非常高的精度捕获和操纵细胞。
在细胞研究和疾病研究中的应用
麻省理工学院的科学家发现，该装置可以在聚苯乙烯球上工作，并且已经可以操纵癌细胞。然而，找到这种装置并不是一件容易的事，因为科学家们面临着克服这些挑战的挑战。他们面临的问题包括确定跟踪粒子的半自动化方法、计算陷阱强度值并找到其理想范围，以及以最有效的方式处理实验数据。
诺塔罗斯在一份报告中表示：“之前没有人创造出能够在毫米级距离上捕获微粒的基于硅光子学的光镊。与之前的演示相比，这已经提高了几个数量级。”新闻稿。
这种微小但功能强大的设备对改变细胞过程研究具有广阔的前景。也许在未来，它可能会带来一种以便携式、多功能形式操纵粒子的技术，从而改变疾病、细胞生物学或其他一些科学领域的研究。
