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依靠机械臂也可以将DNA引?单细胞级别的操作

2023-05-23

海外星云 2023年5期
关键词:艾哈迈德超声波流体

在目前现有的技术条件下,大部分微型机器人是自主机器人,即在微环境下自主完成一定的任务。最近,苏黎世联邦理工学院的研究人员开发了一种超声波驱动的玻璃针,可以连接到机械臂上,这使得它们可以泵入和混合微量液体和细小颗粒。

带有活动手臂的机器人可以执行机械工作,还可以被编程。一个机器人可以执行多种任务。

传统的微型系统通过精细毛细血管输送微量液体,作为实验室分析的辅助工具,他们通常利用外部泵使液体通过芯片。这样的系统很难实现自动化, 而且芯片必须定制。

由苏黎世联邦理工学院教授丹尼尔·艾哈迈德(Daniel Ahmed)领导的科学家们现在正在将传统的机器人技术和微流体技术结合起来。他们开发了一种使用超声波的设备,可以连接到机械臂上。该装置包括一个细而尖的玻璃针和一个压电傳感器,压点传感器使针振荡。这种设备类似扬声器,超声波成像和牙科清洁设备。研究人员可以改变玻璃针的振荡频率,创造多个漩涡组成的三维图案。

科学家们还能通过一个微型通道系统泵送液体,创造一个特定的漩涡模式,并将振荡的玻璃针放置在通道壁附近。

研究人员展示了这种方法不仅可以捕获无生命的颗粒,还可以捕获鱼类胚胎。他们认为它也能够捕获液体中的生物细胞。“在三维空间中操纵微观粒子是有挑战性的,微型机械臂让这变得很容易。”艾哈迈德说。

艾哈迈德说:“到目前为止,大型传统机器人和微流体应用的进展是分开的,我们的工作有助于将两种方法结合。”

因此,未来的微流体系统可以被设计成类似于今天的机器人系统。一个经过适当编程的单一设备将能够处理各种任务。这意味着未来的微流控芯片将不再需要特定应用定制开发。

除了实验室分析,艾哈迈德还设想微型机器人手臂的其他应用,比如对微小物体进行分类。这种臂也可以用于生物技术,将DNA引入单个细胞。最终它们还有可能应用于增材制造和3D打印。

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