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據(jù)外媒報道，由悉尼科技大學(UTS)生物醫(yī)學材料和設(shè)備研究所的研究人員開發(fā)的光鑷技術(shù)的重大進展將有助于推動生物醫(yī)學研究。就像《星球大戰(zhàn)》中的絕地武士使用“原力”來控制遠處的物體一樣，科學家也可以使用光或“光力”來移動非常小的粒子。
光鑷在生物學、醫(yī)學和材料科學中被用于組裝和操縱納米粒子如金原子。然而，該技術(shù)依賴于被捕獲粒子的折射率和周圍環(huán)境的差異性。
現(xiàn)在，科學家們則發(fā)現(xiàn)了一種新技術(shù)，它可以操縱跟背景環(huán)境具有相同折射特性的粒子從而克服了一項基本的技術(shù)挑戰(zhàn)。
“這一突破具有巨大的潛力，尤其是在醫(yī)學等領(lǐng)域，”來自UTS的論文首席合著者Fan Wang博士說道，“推動、拉動和測量細胞內(nèi)微觀物體如DNA鏈或細胞內(nèi)酶的力量的能力可能會推動對許多不同疾病的理解和治療，比如糖尿病或癌癥。”
“用于操縱細胞的傳統(tǒng)機械微探針具有侵襲性，且定位分辨率非常低。他們只能測量細胞膜的硬度，而不能測量細胞內(nèi)分子馬達蛋白的力，”Wang繼續(xù)說道。
研究小組開發(fā)出的獨特方法通過摻雜稀土金屬離子的納米晶體來控制納米粒子的折射特性和發(fā)光。
克服了這第一個基本挑戰(zhàn)后，該團隊優(yōu)化了離子的摻雜濃度從而以更低的能量水平捕獲納米粒子并將效率提高了30倍。
另一位研究員Xuchen Shan說道：“傳統(tǒng)上，你需要數(shù)百毫瓦的激光功率來捕獲一個20納米的金粒子。有了我們的新技術(shù)，我們可以用幾十毫瓦的功率就能捕獲一個20納米的粒子。我們的光鑷還為水溶液中的納米粒子達到了創(chuàng)紀錄的高度靈敏度或‘硬度’。值得注意的是，跟老方法相比，這種方法產(chǎn)生的熱量可以忽略不計，所以我們的光鑷有很多優(yōu)點。”
來自新南威爾士大學的Peter Reece博士也是這項研究的論文主要合著者，他稱這項概念驗證研究對于生物研究人員來說是一個越來越復(fù)雜的領(lǐng)域的重大進步。
“開發(fā)一種高效的納米力探針的前景是非常令人興奮的。我們的希望是，力探針可以標記到目標細胞內(nèi)結(jié)構(gòu)和細胞器上從而實現(xiàn)對這些結(jié)構(gòu)的光學操縱。”
UTS生物醫(yī)學材料與設(shè)備研究所(IBMD)所長、主要倫恩合著者之一Jin Dayong教授則表示，這項工作為細胞內(nèi)生物力學的超分辨率功能成像開辟了新的機會。“IBMD的研究重點是將光子學和材料技術(shù)的進展轉(zhuǎn)化為生物醫(yī)學應(yīng)用，而這種類型的技術(shù)開發(fā)跟這一愿景非常一致...一旦我們回答了基本的科學問題并發(fā)現(xiàn)了光子學和材料科學的新機制，我們就會著手應(yīng)用它們。這項新進展將使我們能夠使用低功耗和低侵入性的方法捕獲納米級物體如活細胞和細胞內(nèi)隔間用于高精度操作和納米級生物力學測量。”
(原標題：研究人員開發(fā)出突破性“光鑷”技術(shù)：將有助于推進生物醫(yī)學研究)
浙公網(wǎng)安備 33010602000006號
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