高频超声波：生物“黑科技”的背后推手“万博·ManBetX”

一颗芝麻粒大的谐振器能把液体增大到“一滴水的十亿分之一”；一把“声波镊子”能精准操纵细胞和微纳米颗粒；一种新技术需要“更有”分子挤满，提高癌症抗原浓度十万倍……你可告诉，这些神秘的技术都是利用超声波构建？近日，天津大学微机电系统团队胡小唐教授、庞慰教授和段学欣教授合力，环绕“高频超声波器件”研究，获得了超过世界领先水平的三项重大突破，被国际一流期刊选为封面文章重点点评，未来未来将会在生物医药领域推广应用，造福人类身体健康。高效低成本生产蛋白质或DNA“微液滴”生物芯片被应验为“21世纪产值仅次于的高技术产业”，其原理是在一块大于材料上摆放生物样品，由计算机分析数据结果。

生物芯片可对基因、配体、抗原等活性物质较慢测试分析，将为生命科学、个性化医疗等领域带给根本性影响，享有极大商业潜力。生产生物芯片，必须将蛋白质或DNA等活性物质构成“微液滴”摆放在大于的区域上。液滴在生活中随处可见，而生产生物芯片所拒绝的“微液滴”尺寸大于，甚至与人类细胞非常。

传统的微液滴生产方法成本高、兼容性劣，如何较慢高效地生产“微液滴”，是全球科学家长期以来攻坚的难题。天津大学研发的“高频超声波制取微液滴”技术，用于一枚不及芝麻粒大的“高频超声波谐振器”起到于液体表面，构成平稳的“液体尖峰”。当尖峰顶部认识到平面基底，微量的液体就不会被导电到基底表面，构成微液滴。

这种新技术不仅减少了成本，还防止了现有技术针尖不易磨损、燃烧室不易阻塞等问题。“声流体镊子”精准操纵细胞移动“声双带”顾名思义，是一种“以声波能量为镊子”的操作系统，可以对细胞或微小颗粒展开操纵。由于其低能耗、小型化等优势，声双带于是以沦为手术医疗、生物制药等领域的“利器”。

目前，如何精准掌控微纳米尺度的物体沦为了声双带技术亟需突破的瓶颈。天津大学将高频超声波器件与微流触芯片融合，掌控了全新的粒子操控技术——“声流体镊子”。与传统声双带比起，“声流体镊子”体积更加小，操纵更加细致精准。

“声流体镊”超越了传统声双带无法精准掌控微纳米尺度的生物体的瓶颈，它不仅可以精准地操纵细胞移动，甚至需要分选移动、准确掌控、降解细胞，为生物医学研究、疾病早期临床等领域获取了更加有效地、更加准确、生物兼容性更佳的工具。他们还利用这新成果，与微流控系统融合，研发出有多种性能出色的生物化学执行器和传感器。

将生物蛋白分子浓度提升十万倍现代临床医学发展对分子检测技术明确提出了更加低的拒绝。以癌症早期检测为事例，该检测主要以癌症抗原为对象。癌症抗原是能引发免疫反应的大分子，而诸如前列腺癌等多种癌症的抗原分子浓度极低，用传统方法很难检测到，这也沦为了人类战胜此类癌症的“难题”之一。

天津大学利用高频超声波微纳机电谐振器，在液体中产生“三维声流场”和“虚拟世界微口袋效应”，可以在生理条件下高效地捕捉和挤满生物分子，将分子局部浓度提升十万倍，构建了在极低浓度下的高灵敏检测。分子挤满捕捉技术不依赖生物分子的物理、化学属性以及环境因素等，需要在对外开放空间构建对生物蛋白分子的操控，不仅具备较好的生物兼容性，并且更容易与现有生物传感器构建用于，为基础研究、疾病诊断、药物研发等领域的低浓度检测获取了全新的分析手段和思路，未来将会为癌症早期检测领域带给“革命性突破”。

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