天津大學高頻超聲波研究獲突破

　　一種新技術能夠“吸引”分子聚集，提升癌癥抗原濃度10萬倍;一顆芝麻粒大的諧振器能把液體縮小到“一滴水的十億分之一”;一把“聲波鑷子”能精準操控細胞和微納米顆粒……近日，天津大學微機電系統(tǒng)團隊在胡小唐教授、龐慰教授、段學欣教授指導下，圍繞高頻超聲波器件研究連續(xù)取得重大突破。

　　癌癥早期檢測主要以癌癥抗原為對象，癌癥抗原是能引起免疫反應的大分子，而諸如前列腺癌等多種癌癥的抗原分子濃度極低，用傳統(tǒng)方法很難檢測到。該團隊利用高頻超聲波微納機電諧振器，在液體中產生三維聲流場和虛擬微口袋效應，可以在生理條件下高效地捕獲和聚集生物分子，將分子局部濃度提高10萬倍，實現(xiàn)在極低濃度下的高靈敏檢測。該技術生物兼容性好，易于與現(xiàn)有的生物傳感器集成使用，為基礎研究、疾病診斷、藥物開發(fā)等領域的低濃度檢測提供全新分析手段和思路。相關研究成果論文作為封面文章發(fā)表于期刊《美國化學學會中心科學》和《物理應用綜述》上。

　　生物芯片被預言為“21世紀產值最大的高技術產業(yè)”，其原理是在一塊極小材料上放置生物樣品，由計算機分析數(shù)據(jù)結果。制造生物芯片，需要將蛋白質或DNA等活性物質形成“微液滴”放置在極小的區(qū)域上，“微液滴”尺寸極小，甚至與人類細胞相當。天津大學研發(fā)高頻超聲波制備微液滴技術，使用一枚不及芝麻粒大的高頻超聲波諧振器作用于液體表面，形成穩(wěn)定的“液體尖峰”。當尖峰頂部接觸到平面基底，微量的液體就會被吸附到基底表面，形成“微液滴”。相關研究成果論文作為封面文章發(fā)表于工程技術領域期刊《芯片實驗室》上。

　　聲鑷是以聲波能量為鑷的操作系統(tǒng)，可以對細胞或微小顆粒進行操控。因低能耗、小型化等優(yōu)勢，其成為手術醫(yī)療、生物制藥等領域的利器。該團隊將高頻超聲波器件與微流控芯片結合，掌握了全新的粒子操縱技術——聲流體鑷。與傳統(tǒng)聲鑷相比，聲流體鑷體積更小，操控更為精細精準，不僅可以操控細胞，甚至能夠分選移動、精確控制、裂解細胞，為生物醫(yī)學研究、疾病早期診斷等領域提供有效、精確、生物兼容性更好的工具。相關研究成果作為封面文章發(fā)表于期刊《粒子及粒子系統(tǒng)表征》上。