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6月13日，科技日報記者獲悉，中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院(以下簡稱深圳先進院)鄭海榮研究員團隊開發(fā)出一種相控陣全息聲鑷操控技術(shù)，在生物體及血流中成功實現(xiàn)了對含氣囊細(xì)菌群的無創(chuàng)精準(zhǔn)操控和高效富集，在動物模型中實現(xiàn)了腫瘤靶向治療應(yīng)用。相關(guān)研究論文發(fā)表在國際期刊《自然·通訊》上。
“相較而言，基于高頻聲波梯度聲場設(shè)計的聲鑷在生物體中具有作用力大、穿透性強、操控通量高和無須標(biāo)記等獨特優(yōu)勢。”論文通訊作者鄭海榮表示，如果能運用聲學(xué)的方法，不需要介入手段，就能“隔空”，將藥物和治療細(xì)胞精準(zhǔn)運送到生物體病灶部位，解決臨床治療的一大難題。
對此，團隊提出并構(gòu)建了可編程相控陣全息聲鑷?yán)碚摗⒓夹g(shù)和儀器體系，為生物體等復(fù)雜環(huán)境下的精準(zhǔn)聲操控奠定了基礎(chǔ)。
“相控陣全息聲鑷儀器系統(tǒng)基于高密度面陣列換能器產(chǎn)生可調(diào)諧三維體聲波，通過對空間聲場在活體血管內(nèi)等復(fù)雜環(huán)境中的時空精準(zhǔn)調(diào)控，可成功操控含氣囊細(xì)菌團簇，使其精準(zhǔn)地移動到目標(biāo)區(qū)域并發(fā)揮治療功能，有望為腫瘤的靶向給藥和細(xì)胞治療等提供一種理想手段。”鄭海榮介紹。
在此系統(tǒng)中，團隊開創(chuàng)性地利用時間反演矯正聲波穿越非均勻介質(zhì)產(chǎn)生的畸變，將超聲成像與三維聲操控相結(jié)合，實現(xiàn)了非透明非均勻介質(zhì)中三維聲鑷的自導(dǎo)航，率先突破了復(fù)雜環(huán)境中聲操控面臨的瓶頸問題；同時，推動了二維高密度超聲換能器陣列的微型化，融合顯微成像，初步實現(xiàn)了細(xì)胞、微生物等的離體三維聲操控驗證。
“通過二維高密度超聲換能器陣列形成的強梯度聲場，就像無形的‘鑷子’，控制細(xì)菌精準(zhǔn)地按照預(yù)設(shè)路線，到達病灶部位。”團隊成員馬騰研究員說。
“該研究證明了相控陣全息聲鑷可以作為一種活體內(nèi)非接觸精準(zhǔn)操控細(xì)胞的新工具。”鄭海榮表示。
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