Наука 4 октября 2024

Разработан «притягивающий луч», который использует свет для захвата живых клеток

Крошечное устройство, вдохновленное «Звездными войнами», использует узконаправленный луч света для захвата и манипулирования биологическими частицами.

Читайте «Хайтек» в

Исследователи Массачусетского технологического института разработали миниатюрный «притягивающий луч» на основе чипа, подобный тому, который захватывает корабль «Тысячелетний сокол» в фильме «Звездные войны». Технология в будущем поможет биологам и врачам изучать ДНК, классифицировать клетки и исследовать механизмы заболеваний.

Устройство использует луч света, излучаемый кремниево-фотонным чипом, для манипулирования частицами в миллиметрах от поверхности чипа. Свет может проникать через стеклянные покровные стекла, которые защищают образцы, используемые в биологических экспериментах, позволяя клеткам оставаться в стерильной среде

Традиционные оптические пинцеты, которые захватывают и манипулируют частицами с помощью света, обычно требуют громоздких установок. Технология на основе чипов более компактная, подходит для серийного производства и использования в биологических экспериментах. Однако другие подобные интегрированные оптические пинцеты захватывают и манипулируют только клетками, которые находятся очень близко к поверхности чипа или непосредственно на ней.

Исследователи использовали для пинцета интегрированную оптическую фазированную решетку, Эта технология включает в себя ряд микромасштабных антенн, изготовленных на чипе с использованием процессов производства полупроводников. Электронно управляя оптическим сигналом, излучаемым каждой антенной, ученые формируют и направляют луч света от чипа.

Используя интегрированную оптическую фазированную решетку, инженеры разработали новую модальность для интегрированного оптического пинцета, которая позволяет захватывать и извлекать клетки, находящиеся более чем в сто раз дальше от поверхности чипа — примерно в 5 мм. Это достаточно, чтобы работать с образцом сквозь предметное стекло и не нарушать целостность препарата.

Технология подробно описана в журнале Nature Communications.