華裔科學家開發“聲波鑷子”可生物3D打印單細胞
最近幾年3D生物打印技術的進步堪稱突飛猛進。事實上，3D生物打印機已經能夠使用人體細胞與生物材料的混合物創建復雜的形狀——盡管單個細胞的3D打印則完全是另外一回事。幸運的是，日前，美國賓夕法尼亞州立大學的科學家們宣布，他們成功研發出了一種神奇的“聲波鑷子”——顧名思義，這種鑷子完全是由兩個聲波發生器發出的聲波組成的，它可以捕獲人類的單個細胞并放入其它地方而不損壞它。
這個有趣的創新剛剛被發布在了該大學的網站上，參與的科學家包括研究負責人、生物工程與力學教授黃竣，以及博士后 Feng Guo、Peng Li和James Lata，研究生Zhangming Mao和Yuchao Chen，前博士后研究員Zhiwei Xie和生物醫學工程教授Jian Yang。卡耐基梅隆大學總裁Subra Suresh也參加了這個團隊。他們的工作成果出現在了最新一期的美國《國家科學院學報（Proceedings of the National Academy of Sciences）》上。
據研究人員介紹，這種聲波鑷子本質上是一種工具，科學家們可以用它在3D空間里移動細胞，并構建起非常精確的結構，整個過程不會接觸、變形或者標記細胞。“在這個應用中，我們使用表面聲波來創建節點以捕獲細胞或微粒。”黃竣教授解釋說：“我們可以在3D空間中移動細胞或粒子，在兩個或三個維度中創建結構。”
這個鑷子本身是用兩條表面聲波發生器發出的聲波組成的。當聲波發生碰撞時，他們創建的壓力場就能夠捕獲和運送一個粒子或細胞。通過同時移動發生器，該細胞也可以精確地運送。“我們的研究提供了一種獨特的方式可以在三個維度上準確地操縱生物細胞，而且不需要任何侵入性接觸或生化標記。”Subra Suresh解釋說：“這種做法將會在再生醫學、神經科學、組織工程、生物制造、癌癥轉移等領域的應用及實驗研究中導致新的可能性。”
這項技術最重要的也許不是它能夠無傷地捕獲細胞，而是非常精確地定位它們的能力。該研究團隊稱，他們正在一個非常基礎的水平上模仿3D生物打印——撿拾細胞并以精確、無創傷的方式用細胞組成3D結構。這是一項非常重要的技術創新，因為細胞間的通訊和細胞與環境之間的相互作用是很難通過3D生物打印來獲得。盡管目前這種聲波鑷子嚴格意義上并非3D打印機，但是它很有可能導致3D打印領域期待已久的創新的產生。
黃竣教授
目前迭代的3D聲波鑷子已經相當精確，它的垂直放置精度可達每個細胞1微米，水平精度達到2微米。使用該設備，一個10微米的粒子能夠以大約每秒2.5微米的速度移動。在使用時其波長和輸入功率都是可以調整的，從而為研究人員帶來了很大的方便。
黃竣教授稱：“3D聲波鑷子可以通過控制一定數量細胞、細胞間距，并按照預定的幾何結構來排列細胞。這就為打印神經元細胞以創造人工神經網絡并將其用于神經科學應用或者神經元再生醫學提供了一種獨特的方法。”
(責任編輯：admin)
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