자연 과학 보고서, 슬롯 사이트 (WPI)의 연구팀은 빛의 빔을 사용하여 개별 세포를 포함하여 작은 물체를 잡고 조작하는 장치가 어떻게 소형화 될 수 있고, 개별 혈류에 삽입 될 정도로 작은 휴대용 장치를 생성하기 위해 문을 열어를 보여 주었다.암세포 및 초기 단계에서 암 진단.
광학 핀셋으로 알려진이 기술은 레이저 라이트의 광학 빔을 사용하여 물리적 접촉없이 제자리에있는 작은 물체를 유지하거나 트랩 할 수있는 매력적인 힘 필드를 만듭니다. 전통적인 광학 핀셋은 크고 비싼 렌즈로 빛을 집중시켜 피망 슬롯가 환경 변동에 부피가 크고 민감합니다. 이러한 제한으로 인해 광학 핀셋은 실험실 밖에서 사용하기가 불가능합니다.
대학원생 Yao Shen, Left 및 Chaoyang Ti는 광섬유 트위터를 사용하여 컴퓨터 화면에서 보이는 셀 중 하나를 왼쪽으로 포획합니다.
in과학 보고서종이 (“광섬유 피망 슬롯 트래핑 시스템에서 나노 미터 해상도를 사용한 대물 렌즈가없는 섬유 기반 위치 감지,”) 이주한 팀온라인 슬롯 | 우스터 폴리 테크닉, 기계 공학 조교수는 렌즈를 작은 광학 섬유로 교체하고 피망 슬롯를 소형화 할 수있는 방법을 설명합니다.
“현재 암을 테스트하려면 혈액 샘플에 눈에 보이는 종양이나 충분한 양의 암성 세포가있을 때까지 기다려야합니다.”라고 그는 말했습니다. "그때까지 암은 진행될 수 있습니다. 그러나 암은 단일 세포로 시작합니다. 의사 가이 기술을 사용하여 수백만 개의 혈액 세포에서 그 세포를 분리 할 수 있다면, 우리는 암을 더 빨리 감지하고 몇 달 또는 몇 년으로 진단을 전진시킬 수 있습니다.".
1980 년대에 처음으로 시연 된 피망 슬롯 핀셋은 생물학, 화학 및 물리학의 과학자들이 분자 및 세포 척도에서 실험을 수행하는 데 중요한 도구가되었습니다. 그들은 작은 물체를 가두어서 상태 나 기능을 바꿀 수있는 것과 접촉하지 않기 때문에 트위터는 자료 나 개별 셀을 기본 환경에서 제거하지 않고 연구 할 수 있도록 허용합니다..
피망 슬롯가 현장 (예 : 물 또는 토양 샘플을 테스트하는 데) 또는 병원 및 의사 사무실에서 유용 할 수 있지만, 현재의 설계는 너무 커서 (약 2 ~ 3 피트의 높이 및 약 2 피트 너비) 너무 민감하게 만들어지고 (가벼운 전류에 의해 정확도가 영향을받을 수 있음), 매우 통제 된 실험실 설정.
광섬유 핀셋의 클로즈업. 두 섬유 프로젝트는 레이저 라이트의 빔을 교차하여 개별 세포를 유지하고 움직일 수있는 3 차원 피망 슬롯 트랩을 만듭니다.
피망 슬롯를 더 작고 가벼우 며 휴대하기 쉬운 Liu는 렌즈를 유리 광 섬유로 교체하기로 결정했습니다. 그러나 광섬유는 매우 얇기 때문에 (사람의 머리카락의 폭에 대해) 팁은 렌즈 역할을하기에는 너무 작기 때문에 단일 섬유는 광학 트랩을 만들기에 충분히 레이저 빔에 집중할 수 없습니다. Liu는 2 개의 섬유를 사용하여 교차하는 빛의 빔을 프로젝트하여 3 차원 광학 트랩을 만들 수 있음을 발견했습니다. 이런 식으로 그는 작은 구형 물체를 제자리에 고정하면서 나노 미터 정확도로 위치를 동시에 결정하고 객체에 대한 트랩의 강도를 측정 할 수 있습니다.
“이것은 우리가 함정을 만들기 위해 렌즈가 필요하지 않다는 것을 증명합니다.”라고 약 12 년 동안이 프로젝트를 진행해 온 Liu는 말했습니다. "작고 휴대용 시스템을 원한다면 세포를 포획하고 측정하기 위해 광 섬유 만 있으면됩니다."
Liu는 광 섬유를 사용하여 기존 버전보다 더 강력하고 100 배 작은 광학 핀셋을 구축 할 수 있다고 말했다. 그는 추가 연구를 통해 개별 세포를 포획하기 위해 혈관에 삽입 될 수있는 일반 주사기의 크기에 대한 임상 피망 슬롯를 만들 수 있다고 생각합니다. 그는 트위터가 통합 회로에 몇 가지 실험실 기능을 통합하는 우표 스탬프 크기의 실험실-온 칩에 참여할 수도 있다고 말했다. 칩은 약국에서 판매 될 수 있으므로 환자가 집에서 스스로 테스트 할 수 있습니다.
Liu는와 공동 작업 중입니다.Qi Wen, 물리학 부교수 및Songbai 피망 슬롯 | 우스터 폴리 테크닉 연구소, 생물 의학 공학 부교수. 박사 과정 학생슬롯 사이트 Chaoyang(기계 공학), Yao Shen (기계 공학) 및 Minh-Tri Ho-thanh (물리)도 연구팀의 일부입니다.
섬유 광학 핀셋의 임상 적용은 몇 년이 걸릴 수 있지만, 연구팀은 피망 슬롯를 더 세분화하기 위해 노력하고 있으며, 광학 섬유의 부서지기 쉬운 팁을 보호하기위한 새로운 패키지를 만들고 다른 연구자들에게 더 사용자 친화적 인 트위터를 만들기 위해 새로운 패키지를 만들고 있습니다. 또한 작고 저렴한 레이저 소스 및 광학 감지기를 찾기 위해 노력하고 있습니다.
