Прорыв МТИ: Миниатюрный "притягивающий луч" управляет клетками и микросферами

Ученые из Массачусетского технологического института создали компактный "притягивающий луч" на основе кремниево-фотонного чипа. Это устройство способно управлять биологическими частицами и клетками раковых опухолей на расстоянии, открывая новые возможности в медицине.

Ученые из Массачусетского технологического института разработали уникальный миниатюрный "притягивающий луч", способный перемещать биологические частицы с использованием света.

Результаты этого исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Оптические ловушки и пинцеты функционируют посредством сфокусированного светового потока, способного воздействовать на крошечные частицы. Под воздействием этого луча микрочастицы привлекаются к источнику излучения. Благодаря возможности управлять направлением луча, исследователи могут перемещать микрочастицы, что позволяет выполнять манипуляции с мельчайшими объектами, применяя бесконтактные силы.

Однако традиционные оптические пинцеты требуют наличия крупного микроскопа и ряда устройств для управления светом, что делает их применение в лабораторных условиях достаточно сложным и ограниченным.

Новая разработка исследовательской команды базируется на использовании кремниево-фотонного чипа для манипулирования микрообъектами. Специалисты использовали систему, известную как интегрированная оптическая фазированная решетка. Эта система предоставляет новую возможность для оптического пинцета, захватывающего и извлекающего клетки на расстоянии до пяти миллиметров от поверхности чипа.

Технология основывается на использовании микромасштабных антенн, формируемых на чипе с помощью полупроводниковых производственных процессов. Управляя оптическими сигналами от каждой антенны, исследователи создают и направляют световой луч, излучаемый чипом.

Этот свет способен проникать через стеклянные покровные стекла, прикрывающие образцы, обеспечивая возможность сохранения клеток в стерильной обстановке.

Проведенные тестирования подтвердили, что разработанный чип эффективно управляет движением пластиковых микросфер и способен манипулировать клетками раковых опухолей.

Как заявили исследователи, они смогли трансформировать громоздкую лабораторную установку до компактного устройства, которое умещается в ладони.

Также отмечается, что технология потенциально позволяет в десять раз ускорить диагностику рака легких, используя золотые нанодиски.