微電子器件硅基片的新顯微技術(shù)在醫(yī)療的應(yīng)用
新的顯微技術(shù)允許科學(xué)家們可以通過硅微流體裝置來觀察細(xì)胞。
麻省理工學(xué)院(簡稱MIT)和美國德州大學(xué)阿靈頓分校(簡稱UTA)的科學(xué)家們已經(jīng)開發(fā)出一種通過硅片即可觀察細(xì)胞圖像的新型顯微鏡,這使他們能夠精確地測量硅片背后細(xì)胞的大小和機(jī)械特性。
這一新技術(shù)依賴于近紅外光,它可以幫助科學(xué)家們通過硅微流體裝置了解更多關(guān)于患病的或受感染的細(xì)胞。
前MIT激光生物醫(yī)學(xué)研究中心(LBRC)博士后、10月2日科技報(bào)告上發(fā)表的該技術(shù)學(xué)術(shù)論文的作者之一Ishan Barman表示:“這一技術(shù)有望融合細(xì)胞可視化研究到硅片上。”
其他該論文的主要作者還有:前MIT博士后Narahara Chari Dingari、和UTA研究生Bipin Joshi、Nelson Cardenas。高級(jí)作者有: UTA物理學(xué)助理教授Samarendra Mohanty。其他作者有:前MIT博士后、目前為巴西歐魯普雷圖聯(lián)邦大學(xué)的助理教授Jaqueline Soares 以及LBRC副主任Ramachandra Rao Dasari。
硅通常用來構(gòu)建“芯片上的實(shí)驗(yàn)室”的微流體裝置,可基于其分子屬性及微電子器件進(jìn)行細(xì)胞分類和分析。目前任職于美國約翰霍普金斯大學(xué)機(jī)械工程助理教授的Barman稱:“這些設(shè)備在研究和診斷方面有許多潛在的應(yīng)用,但是如果科學(xué)家們能夠在這些裝置內(nèi)來觀察細(xì)胞圖像的話,它們可能會(huì)更加有用。”
為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),Barman和他的同事們充分利用了硅對于紅外和近紅外波長的光來說是透明的這一事實(shí)。他們改編了被稱為定量相位成像的顯微技術(shù),其工作原理是發(fā)送的一個(gè)激光光束透過樣品后可分裂成兩個(gè)光束。通過重新組合這兩個(gè)光束并把每一個(gè)光束所攜帶信息進(jìn)行比較,研究人員能夠確定樣品的高度和它的折射率。這是一種衡量當(dāng)光通過物質(zhì)時(shí),該物質(zhì)能使光彎曲程度的方法。
傳統(tǒng)的定量相位成像采用了產(chǎn)生可見光的氦氖激光器,但對于新系統(tǒng),研究人員使用的是一種鈦藍(lán)寶石激光器,它可調(diào)諧紅外和近紅外波長。在這項(xiàng)研究中,研究人員發(fā)現(xiàn),波長為980納米的光最好用。
研究人員運(yùn)用該系統(tǒng),以納米級(jí)的靈敏度,通過類似大多數(shù)電子實(shí)驗(yàn)室使用的硅晶片測量了紅血細(xì)胞高度的變化。
當(dāng)紅血細(xì)胞流遍全身時(shí),他們往往要通過很窄的血管擠壓。當(dāng)這些細(xì)胞被感染瘧疾時(shí),他們失去了這種變形能力,于是在微小血管中形成了堵塞。Dingari稱,新的顯微技術(shù)可以幫助科學(xué)家們研究這是如何發(fā)生的。它也可以用來研究導(dǎo)致鐮狀細(xì)胞性貧血的畸形血細(xì)胞的動(dòng)態(tài)。

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