Учёные создали первый инструмент для бесконтактного управления клетками

Исследователи из Виргинского политехнического института разработали микроскопическое устройство, которое с высокой точностью захватывает и перемещает микрочастицы, не касаясь их. Это особенно важно для работы с хрупкими патогенами, такими как вирус COVID-19, которые могут разрушаться при контакте с поверхностями.

Комбинация двух видов энергии

Новый метод, впервые описанный в журнале Science Advances, объединяет акустические волны и электрические поля:

• Акустическая энергия создаёт стоячие ультразвуковые волны (не слышимые человеком), которые распространяются по поверхности микрочипов.
• При пересечении двух волн разной частоты образуются энергетические узоры с множеством «акустических ям» — областей низкой энергии.
• Микрочастицы, попадая в эти ямы, захватываются и удерживаются в их центре.

Управление с помощью электрического поля

Чтобы перемещать захваченные частицы, используется второе воздействие:

• Микроскопические электроды создают электрическое поле, которое накладывается на акустическую яму.
• Это поле позволяет точно двигать частицу вокруг центра ямы, не выпуская её из ловушки.
• Поскольку акустические ямы образуют регулярную сетку (похожую на лоток для яиц), можно одновременно захватывать и независимо управлять множеством частиц.

Перспективы применения

Технология открывает новые возможности для исследований на микроуровне:

• Изучение взаимодействия клеток (например, иммунных и раковых) без их контакта с посторонними поверхностями.
• Контроль сближения вируса (например, SARS-CoV-2) и клетки-мишени для исследования механизма заражения.
• Работа с любыми деликатными биологическими образцами, требующими бесконтактного манипулирования.

«Это первое исследование такого рода, — отметил руководитель работы профессор Чжэньхуа Тянь. — Мы представляем, как этот метод поможет решить множество различных проблем».