複製光鑷成功　精準移動物體的聲波「球棍」

編譯／高晟鈞

洛桑聯邦理工學院研究人員受新穎的光學應用啟發，僅使用聲波就成功地引導漂浮物體繞過水生障礙場，有望為先進的生物醫學應用帶來希望，例如：非侵入性標靶藥物傳遞。

複製「光鑷」成功

2018年，Arthur Ashkin因發明光鑷而獲得了諾貝爾物理獎。光鑷是一高度聚焦雷射裝置，可以用來移動細胞、病毒顆粒等透明微小的物體。儘管光鑷可以用於多種生物應用，但卻需要極其穩定的靜態條件才能正常運作。

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與此相比，研究團隊使用的聲波技術，更像是一曲棍球棍，可以在不受控制的動態環境中移動物體，就像是用曲棍球棍在冰上移動曲棍球一樣。「在我們的實驗中沒有捕捉物體，更像是輕輕推動他們，就像是冰上曲棍球員一樣。」作者Romain Fleury說道。

精準移動物體的「聲波球棍」

該團隊使用的技術被稱為「波動量整形」，其靈感來自波前整形光學。該技術一般用於聚焦散射光，而這是該概念用於移動物體。不只如此，研究團隊還能可以控制物體的旋轉，移動更複雜的漂浮物，甚至是摺紙蓮花。

實驗中，目標物體（曲棍球）漂浮在一個大水箱的表面，由上頭的攝影機捕捉位置。接著，水箱兩端放有揚聲器陣列，第一個陣列會發出聲波（球棍）引導球沿著預定路徑前進；第二個則會接收反射的聲波，幫助研究人員即時計算聲波沿著路線推動球所需的最佳動量。

除此之外，研究團隊還添加了靜止和移動的障礙物，旨在增加系統的不均勻性。結果顯示在這種無序系統中，「聲波球棍」依舊具有良好的表現。

商業應用與下一步

聲波球棍的結果有望對生物醫學技術產生巨大幫助，尤其是藥物傳遞系統。現今已有許多藥物傳遞系統利用聲波來釋放封裝的藥物，在此基礎上，聲波球棍有望進一步幫助藥物沿著指定路線，投放於目標腫瘤細胞中。除此之外，Fleury博士也看到了其在3D列印中的潛力，幫助微觀粒子固化成物體前排列它們。

研究團隊的下一個目標將是如何把聲波球棍進一步縮小至微觀尺度，研究團隊目前已經獲得SNSF的資助，在顯微鏡下進行實驗，利用超音波移動細胞。

資料來源:Innovations

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