Специалисты из Университета штата Пенсильвания (США) продемонстрировали миниатюрное экономичное устройство, которое позволяет манипулировать объектами микроскопических размеров.
«Существующие методики управления перемещением отдельных клеток или микрочастиц (к примеру, оптический пинцет) весьма энергозатратны; кроме того, они не могут гарантировать сохранность живых клеток, — говорит один из авторов работы Тони Цзюнь Хуан (Tony Jun Huang). — Предложенный нами «акустический пинцет» потребляет в 500 тысяч раз меньше энергии». Размеры устройства также невелики — его можно разместить на полупроводниковой подложке, используя стандартные технологии производства микросхем.
«Акустический пинцет» позволяет выстраивать микроскопические объекты в параллельные линии или располагать их в ячейках сетки на одинаковом расстоянии друг от друга. Перемещение микрочастиц связано с действием давления звукового излучения, источниками которого служат два так называемых встречно-штыревых преобразователя на пьезоэлектрической подложке. Позиции объектов при этом определяет стоячая поверхностная акустическая волна (ПАВ): звуковые волны от двух идентичных источников накладываются друг на друга, и в определенных областях возникают минимумы амплитуды; попав в такую область, частицы останавливаются и задерживаются в ней. Конфигурация минимумов зависит от взаимного расположения источников звука (если один из них повернут относительно другого на 90˚, минимумы образуют сетку, а если угол поворота составляет 180˚ — набор параллельных линий).
Для проверки функционирования устройства использовались флуоресцентные частицы полистирола диаметром около 1,9 мкм, бычьи эритроциты и бактерии Escherichia coli. Объекты в опытах перемещались по заполненным жидкостью микроканалам, которые были созданы фотолитографическим методом.
По словам авторов, эффективность методики сохранялась на стабильно высоком уровне при работе с объектами разных форм (сферическими частицами и вытянутыми бактериями) и размеров; никакого значения не имели электрические, магнитные и оптические свойства образцов. «Процесс упорядочения занимал всего несколько секунд, — заключает Тони Цзюнь Хуан. — Случаев повреждения живых клеток в экспериментах мы не отметили».