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声学镊子（Acoustic tweezers）能通过声波和物体之间的动量相互作用来控制目标的移动，由于其具有较高的组织穿透性和强大的声辐射力（acoustic radiation force），这种镊子就能克服光学和磁性镊子的局限性，从而使其更适合于体内的活细胞操作。近日，一篇发表在国际杂志Nature Communications上题为“In-vivo programmable acoustic manipulation of genetically engineered bacteria”的研究报告中，来自中科院深圳高新技术学院等机构的科学家们通过研究开发了一种新型声学镊子，即相控阵全息声学镊子系统（PAHAT，phased-array holographic acoustic tweezers system），其是基于一种高密度平面阵列换能器，能够产生可调谐的三维立体声波，研究人员希望这种新型系统能实现药理学版本的心灵遥感（telekinesis）。
由于不同组织、器官、骨骼、血管和血流的不同特性，体内环境会变得极其复杂，那么如此复杂的环境就会带来巨大的挑战，科学家们又如何利用这种声学方法来捕获细菌以便其能对肿瘤产生一定的治疗效应呢？文章中，研究人员利用全息声场（holographic acoustic fields）调查了复杂环境中的动态目标操控，随后他们开发了一种高密度的超声换能器阵列，这就能使得产生一种强大的梯度声场并施加精确的时空控制成为一种可能。
中国科学家开发出有望促进靶向性癌症治疗的相控阵全息声学镊子系统。
随后研究人员利用基因编辑手段在细菌细胞中创造出了亚微米级的气体囊泡，并增强了其声学敏感性。这些遗传工程化修饰的细菌能在声场辐射力的影响下形成细菌集群，听过将显微镜成像与PAHAT技术相结合，研究人员就能实现对活体小鼠体内的细菌集群进行精准化操作，这就阐明了一种在癌症疗法中进行靶向药物运输和细胞治疗的有前景的方法。
研究者Ma Teng说道，如今我们能够精准控制细菌并按照预定的路径来使其达到机体病灶或患处，而操控该技术就能改善肿瘤内的细菌集群的聚集，从而就能有效减缓肿瘤的生长。研究者认为，PAHAT技术能在活的生物体内对细胞进行精准的非接触操控，将这种功能性细胞与细胞球体相结合，或许未来就有望在免疫疗法、组织工程学领域、靶向药物运输和其它领域展现出巨大的潜力和希望。
综上，本文研究或为科学家们进行活细胞的体内操控提供一种平台，这或许能促进基于细胞的生物医学应用的进展。
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发表于 2023-7-12 12:04:41
