“新港报告”:超声波阵列把声音变成了“隔空”操控细胞的工具

最近一次在“新港”发起的讲座,让全球学者得以与西安交通大学这些“双一流”高校的科研成果进行零时差的交流。此次活动的起点是“新港”,它象征着中国西部、丝路东端,同时也是创新与开放的前沿之地。通过这个讲座,参与者能亲眼目睹声流控这一前沿技术如何被运用。这项技术用超声波阵列把声音变成了“隔空”操控细胞的工具,既不用激光也无需接触样本。这种神奇操作引发了不少人好奇:声音究竟如何精准地“抓住”细胞?接下来的一小时里,黄俊(Tony Jun Huang)博士为大家带来一场关于Acoustofluidics技术的讲解。这位来自杜克大学William Bevan杰出讲席教授在相关领域发表了260余篇顶刊论文,累计被引用超过26 000次。 过去二十年,生物医学领域有了一个飞跃式发展:芯片实验室(Lab on a Chip)让各种学科的实验都能在一块指甲盖大小的硅片上进行。现在,声学镊子进一步提升了这个领域的操作能力:凭借芯片背面的超声波阵列,在纳米到毫米尺度上实现细胞与颗粒的精准操控。 这个技术不仅安全、广谱且高通量,其功率仅为传统光学镊子的1/100,极大限度地保护了细胞活性。它能兼容空气、水还有各种生物液,做到真正的“零接触”。在规模上,它可以应对从20纳米纳米颗粒到1毫米线虫这类不同大小的目标。 除了学术上的突破,声流控技术在临床应用中也表现出强大潜力。在细胞分离方面,基于声流体的芯片能在30秒内从全血中捕获循环肿瘤细胞(CTC),纯度提升3倍,并且保持超过90%的活性。对于纳米级外泌体的捕获也同样高效,给癌症早筛带来了新希望。 细胞分选与组织工程领域也受益良多。手机大小的声学FACS器件每小时能处理10亿个细胞,分选后活性超过85%。三维声学镊子还能在微球表面组装不同类型的细胞,这为类器官、芯片器官以及3D生物打印提供了规模化解决方案。 合成生物学和药物筛选也能因为这项技术得到显著提速。声学镊子让液滴排队运输、融合和混匀变得轻而易举,从而替代传统泵阀实现“无管化”实验。 尽管声流控已展现出惊人潜力,但它仍处于发展初期阶段。成本控制、阵列规模化以及多物理场耦合等问题仍需解决。黄俊团队接下来将攻关可穿戴声学镊子与集成声学传感器等新技术,以期让这项“隔空”技术从实验室走向病房、家庭乃至野外应急检测环境。 现在直播通道已经开通扫描下方二维码就能锁定整场报告。如果错过了直播也不用担心,“新港报告”会持续更新更多硬核前沿知识供大家探索。