声镊子操控细胞可以使个性化的癌症疗法

杜克大学机械工程师都使用两个电子的“声音”唱谐波二重唱控制悬浮粒子和细胞在新的、有价值的方面。他们的原型设备形式和旋转单层晶体的粒子,创建任意形状与给定数量的粒子,并将对生物细胞在一起,分开了数百次。

这些能力可以提供各种各样的领域,如材料科学、软凝聚态物理学、生物物理学、生命科学和医学。

例如,研究人员表明,设备可以有选择性地对两个单个细胞和测量他们的粘附力——一个壮举,医生可以用来确定个人癌症患者的治疗。因为灵巧和温柔的声学设备,研究人员将其命名为平台。(谐波声学非接触、动态、选择性粒子操纵)。

该研究结果在线发表在《华尔街日报》3月24日自然材料。

“双粒子或细胞的分离一直是主要目标声学领域的操作多年,”托尼说六月黄,威廉•贝文特聘教授杜克大学的机械工程和材料科学。“我们的手平台的第一个方法是分离配对对象,它提供了一个进入信息交互研究中需要广泛的生物物理学研究和药物发现。”

声镊子是一个快速发展的领域,使用各种物理现象的声波轻轻操纵粒子或细胞悬浮在液体不碰它们。一些例子捏两个声波之间粒子和调整浪的阶段或发放移动它们。其他人创建模式通过结合两个静态站声波在一起单独的粒子成不同的形态,如一个网格。

现在,研究者们已经添加了一个新的层复杂性,这些设备通过引入压电旋律和和声的设置。以前的设备创建静态的驻波,手中平台原型使用函数发生器来创建复杂的驻波,迅速改变。可以认为它是,而不是机器唱一个注意,他们现在打快速高点和低点的一个复杂的歌剧有两个歌手。

新设备的工作原理是将sound-creating传感器两侧的小广场室充满液体。这四个传感器工作步骤与直接对面,形成两双。创建模式之一室水平和其他垂直。这两个复杂的相互作用,迅速改变声波模式创建动态领域前所未有的能力证明。

“我模拟这些波如何结合操纵室中的粒子然后看到实际的实验结果,”杨Shujie说,黄实验室的博士后。“这花了很长时间,许多试验,但最后模拟成为足以开始匹配结果。一旦模拟是准确的,我能开始预测新的能力。”

摘要杨演示了几个小说谐波合唱声镊子的能力。在一项实验中,他表明,手平台可以使集群和模式3 d 24粒子的晶体结构。它可以旋转这些平面形态像一盘在指尖。

搬到单个粒子操纵,本文演示了粒子诱导三种不同形态轴承有着惊人的相似字母O, D和k .设备然后一起对几十个单粒子像青少年在一次学校的舞会和显示,它可以把每一对分开,把它们重新安装好一千倍。

在最后的演示中,杨显示设备可以选择一双单一细胞的阵容,把它们推到一起,把它们分开。然后他使用这个能力来衡量两个细胞之间的粘附力在起作用彼此接触。

据研究人员介绍,这是最激动人心的手平台的能力,因为它可以允许个性化医疗的详细测试。

“我为这个平台的功能,这是温顺如母亲的手,“李卢克说,哈佛大学医学院的医学教授,他是这项研究的领头人。“温柔而敏感的母亲的手让我们建立精度定量细胞生物学和转化医学的基础。”

“例如,我们可以系统地研究t细胞与肿瘤细胞相互作用以高通量的方式和获取精确信息交互部队,”李说。“这可以帮助医生找到最有效的和特定的细胞疗法对患者个性化的精密医学。”

参考:杨年代,田Z,王Z, et al .谐波声学动态粒子操纵和选择性。Nat板牙。2022:1-7。doi: 10.1038 / s41563 - 022 - 01210 - 8

本文从以下转载材料。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。