實驗名稱：細胞球(qiu)組裝的超聲驅(qu)動(dong)微針系(xi)統實驗(yan)

　　研究方向：聲鑷

　　實驗內容：研究(jiu)團(tuan)隊提出了一種(zhong)基(ji)于聲流體和聲輻射力耦合作用(yong)的(de)細(xi)胞(bao)(bao)球(qiu)(qiu)微操(cao)控(kong)方(fang)法(fa)，能夠實現細(xi)胞(bao)(bao)球(qiu)(qiu)的(de)可控(kong)抓取與釋放操(cao)作，實現了細(xi)胞(bao)(bao)球(qiu)(qiu)在二維(wei)和三維(wei)空間可控(kong)組(zu)裝(zhuang)。

　　測試設備：信號發生器，ATA-1372A寬(kuan)帶(dai)放大(da)器，示波器，顯微鏡等。

　　實驗過程：

圖1：細(xi)胞球組裝的超聲驅(qu)動微(wei)針系(xi)統(tong)

圖2：細胞球圖案化組裝流程(cheng)

　　如附(fu)圖1所(suo)(suo)示(shi)，該(gai)(gai)系統(tong)由四個核(he)心組(zu)件組(zu)成(cheng)：信(xin)號發(fa)生(sheng)器(qi)(qi)(qi)、功率放大器(qi)(qi)(qi)、3D打印的(de)(de)(de)微針(zhen)(zhen)以及(ji)壓電陶瓷（PZT）換能器(qi)(qi)(qi)。當PZT換能器(qi)(qi)(qi)通過信(xin)號發(fa)生(sheng)器(qi)(qi)(qi)產生(sheng)的(de)(de)(de)交變信(xin)號激(ji)發(fa)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波，該(gai)(gai)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波沿(yan)微針(zhen)(zhen)軸向(xiang)傳(chuan)播至針(zhen)(zhen)尖(jian)后(hou)滲入含細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)球(qiu)的(de)(de)(de)培(pei)(pei)養(yang)基(ji)，引發(fa)高強度聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)流效應驅動(dong)(dong)(dong)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)球(qiu)沿(yan)流線定(ding)向(xiang)遷移。當細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)球(qiu)靠近微針(zhen)(zhen)尖(jian)端時，在重力(li)、浮力(li)、斯托(tuo)克(ke)斯阻力(li)與聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)輻射力(li)的(de)(de)(de)多(duo)維(wei)力(li)場動(dong)(dong)(dong)態平衡作用下，可實現細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)球(qiu)在針(zhen)(zhen)尖(jian)區域的(de)(de)(de)穩定(ding)捕獲(huo)(huo)。基(ji)于此(ci)物理機制，我(wo)們(men)進一步建(jian)立了如附(fu)圖2所(suo)(suo)示(shi)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)球(qiu)圖案(an)(an)化組(zu)裝流程：首(shou)先，聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)激(ji)勵的(de)(de)(de)微針(zhen)(zhen)插(cha)入含有培(pei)(pei)養(yang)基(ji)和(he)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)球(qiu)的(de)(de)(de)容器(qi)(qi)(qi)中，將細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)球(qiu)捕獲(huo)(huo)到微針(zhen)(zhen)尖(jian)端；然后(hou)，通過精密位移平臺控制微針(zhen)(zhen)沿(yan)預(yu)設軌跡運動(dong)(dong)(dong)，帶動(dong)(dong)(dong)被捕獲(huo)(huo)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)球(qiu)同步轉(zhuan)移；最后(hou)，關閉換能器(qi)(qi)(qi)終止聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)場作用，釋放細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)球(qiu)完成(cheng)圖案(an)(an)沉積。

　　實驗結果：

圖3：多種形狀的細胞(bao)球

圖4：細胞球組裝實驗(yan)結果

　　為(wei)了(le)驗(yan)證(zheng)該(gai)聲流體微操(cao)控系統(tong)在(zai)細(xi)胞球(qiu)圖(tu)案化(hua)組裝中的(de)可(ke)行性(xing)和(he)精確性(xing)，如附圖(tu)3所示，我(wo)們成功地在(zai)二維空間中精確組裝了(le)多種形(xing)狀的(de)細(xi)胞球(qiu)，包括直線(xian)、三角形(xing)、矩形(xing)、圓形(xing)和(he)同心圓。此外，我(wo)們還在(zai)三維空間上將(jiang)多個細(xi)胞球(qiu)組裝成同質(zhi)或(huo)異質(zhi)的(de)金(jin)字塔結構(gou)(gou)，進(jin)一步展(zhan)示了(le)該(gai)系統(tong)在(zai)復雜(za)結構(gou)(gou)構(gou)(gou)建中的(de)潛力。基于該(gai)系統(tong)，我(wo)們對MC3T3-E1細(xi)胞球(qiu)進(jin)行組裝，展(zhan)示了(le)其在(zai)成骨組織(zhi)(zhi)制備(bei)中的(de)應(ying)用(yong)潛力。如附圖(tu)4，首(shou)先，我(wo)們利用(yong)該(gai)裝置將(jiang)5個細(xi)胞球(qiu)組裝成環(huan)狀結構(gou)(gou)，培養48小時(shi)后，觀察到細(xi)胞球(qiu)可(ke)以持續融合(he)成環(huan)形(xing)微組織(zhi)(zhi)。通(tong)過(guo)相應(ying)的(de)生物表征，驗(yan)證(zheng)了(le)所制備(bei)的(de)成骨組織(zhi)(zhi)具備(bei)良好的(de)生化(hua)性(xing)質(zhi)。

　　功率放(fang)大器推薦(jian)：ATA-1372A

　　圖：ATA-1372A寬帶放大器指標參數

　　本文實驗(yan)素(su)材由(you)西安(an)(an)(an)安(an)(an)(an)泰(tai)電子(zi)整理發布。Aigtek已經成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)在業(ye)界擁有廣泛(fan)產(chan)品線，且具有相(xiang)當(dang)(dang)規(gui)模的(de)(de)儀(yi)器(qi)(qi)(qi)設(she)備供應(ying)商(shang)(shang)，樣機都支持(chi)免(mian)(mian)費試用(yong)(yong)。西安(an)(an)(an)安(an)(an)(an)泰(tai)電子(zi)是專(zhuan)業(ye)從事功(gong)(gong)率(lv)(lv)放大器(qi)(qi)(qi)、高(gao)(gao)(gao)(gao)壓放大器(qi)(qi)(qi)、功(gong)(gong)率(lv)(lv)信(xin)號源(yuan)、前置微小(xiao)信(xin)號放大器(qi)(qi)(qi)、高(gao)(gao)(gao)(gao)精度電壓源(yuan)、高(gao)(gao)(gao)(gao)精度電流源(yuan)等(deng)(deng)電子(zi)測量儀(yi)器(qi)(qi)(qi)研(yan)發、生產(chan)和銷售(shou)的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)科技企(qi)業(ye)。公司致力于(yu)功(gong)(gong)率(lv)(lv)放大器(qi)(qi)(qi)、功(gong)(gong)率(lv)(lv)信(xin)號源(yuan)、計(ji)量校準(zhun)源(yuan)等(deng)(deng)產(chan)品為(wei)(wei)核心的(de)(de)相(xiang)關行(xing)業(ye)測試解決方案的(de)(de)研(yan)究(jiu)，為(wei)(wei)用(yong)(yong)戶提(ti)供具有競爭力的(de)(de)測試方案，Aigtek已經成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)在業(ye)界擁有廣泛(fan)產(chan)品線，且具有相(xiang)當(dang)(dang)規(gui)模的(de)(de)儀(yi)器(qi)(qi)(qi)設(she)備供應(ying)商(shang)(shang)，樣機都支持(chi)免(mian)(mian)費試用(yong)(yong)。如想了解更多功(gong)(gong)率(lv)(lv)放大器(qi)(qi)(qi)等(deng)(deng)產(chan)品，請持(chi)續關注安(an)(an)(an)泰(tai)電子(zi)官網hkdyw.cn或撥打029-88865020。