Фізика

Вчені створили ефективний інструмент для роботи з чашкою Петрі за допомогою звуку

Вчені створили ефективний багаторазовий акустичний пінцет, який може маніпулювати біочастинками в одноразовій чашці Петрі. Звукові хвилі дозволяють безконтактно досліджувати клітини, займатися тканинною інженерією та регенеративною медициною. Стаття про це доступна у журналі Science Advances.

Що таке акустичні пінцети?

Акустичний пінцет використовує модульовані акустичні хвилі, щоб маніпулювати широким діапазоном частинок розміром від нанометрів до міліметрів. Останнім часом такий інструмент викликає підвищений інтерес з боку біомедичних дослідницьких кіл, оскільки він дозволяє виконувати безконтактні, безмаркерні та точні маніпуляції з біочастинками. Завдяки цьому акустичний пінцет може використовуватися у широкому діапазоні біомедичних програм. Незважаючи на досягнення в розробці таких інструментів, більшість з них одноразові та мають обмежену сумісність із робочим процесом у біомедичних лабораторіях. Ця технологія усе ще не застосовується широко.

Яке рішення пропонують вчені?

Дослідники вирішили застосувати багатофункціональний акустичний пінцет для роботи із чашками Петрі. Для цього необхідно ефективно генерувати та динамічно модулювати різні акустичні хвильові поля за допомогою акустичних перетворювачів. Вчені продемонстрували три прототипи такого інструмента.

Перша конструкція містила чотири перетворювачі, по одному на кожній стороні чашки Петрі, та формувала звукові хвилі, які взаємодіють між собою, утворюючи стабільний візерунок у рідині всередині чашки Петрі. Така конструкція може застосовуватися для моделювання клітин, досліджень взаємодії між клітинами і створення тривимірних тканин.

Друга конструкція використовує нахилений перетворювач, що посилає звукову хвилю під кутом з-під чашки Петрі, щоб створити вир, який концентрує її вміст у центрі. Ця здатність дозволить дослідникам збирати разом біочастинки для посилення сигналу та побудови сфероїдів з них.

В останньому прототипі голографічний перетворювач формує високочастотні хвилі знизу чашки Петрі для управління частинками в певних місцях. Налаштовуючи профілі електродів перетворювача, можна створити різні бажані акустичні поля. Це дозволить стимулювати клітини, а також концентрувати та захоплювати біочастинки.

Разом ці прототипи демонструють простий у використанні акустичний пінцет, який може м’яко маніпулювати різноманітними клітинами та частинками, не торкаючись та не маркуючи їх. У майбутньому дослідники планують створити єдиний прототип, який реалізує можливості усіх трьох конструкцій.

Tony Huang, Duke University / phys.org

Tony Huang, Duke University / phys.org