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記者1月6日從中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院獲悉，該院醫(yī)學(xué)成像科學(xué)與技術(shù)系統(tǒng)全國重點實驗室鄭海榮院士、李飛研究員，聯(lián)合華中科技大學(xué)祝雪豐教授，合作團(tuán)隊開發(fā)出了一種全新的“拓?fù)渎曡嚒奔夹g(shù)。該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)微小顆粒在強散射的復(fù)雜介質(zhì)中精準(zhǔn)、動態(tài)操控，為開發(fā)在血流、生物組織等動態(tài)復(fù)雜環(huán)境中工作的微型機(jī)器人、靶向給藥系統(tǒng)等方面提供了新思路。相關(guān)研究成果近日發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上。

聲鑷技術(shù)讓“隔空取物”成為可能，它是利用聲波來操控細(xì)胞、生物分子、藥物載體等微小顆粒的重要工具，在生物醫(yī)藥等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。然而，傳統(tǒng)聲鑷在遇到生物組織、復(fù)雜流體等復(fù)雜介質(zhì)中，聲波會發(fā)生散射、反射、折射和畸變，導(dǎo)致聲場發(fā)生紊亂、操作失控，是聲鑷技術(shù)在非均勻復(fù)雜介質(zhì)中實現(xiàn)精準(zhǔn)操控的瓶頸問題。

在該研究中，研究團(tuán)隊創(chuàng)新性地引入“拓?fù)洹备拍?，他們設(shè)計出一種特殊的聲學(xué)結(jié)構(gòu)——拓?fù)渎曌泳w，并成功激發(fā)了一種具有“拓?fù)浔Ｗo(hù)”特性的駐波聲場，這種特性使聲波免受復(fù)雜環(huán)境的干擾，如同穿上一層“防干擾盔甲”。

基于這一原理，研究團(tuán)隊展示了拓?fù)渎曡嚨膬?yōu)越性能。他們通過編程控制，在拓?fù)渎晥鲋袆?chuàng)造出了一個移動的聲學(xué)波浪，這種波浪能將微小顆粒沿任意預(yù)設(shè)路徑移動，實現(xiàn)高精度、空間選擇性、可編程的“波浪式”智能定向輸運。

此外，即使在拐角、空腔以及無序排列的復(fù)雜環(huán)境中，該技術(shù)依然能實現(xiàn)高精度操控微小顆粒。與傳統(tǒng)聲鑷技術(shù)相比，該技術(shù)凸顯了拓?fù)漪敯粜缘穆暡倏貎?yōu)勢。

該研究不僅為聲鑷技術(shù)在生物組織等復(fù)雜非均勻介質(zhì)中維持穩(wěn)定的操控力場提供了理論基礎(chǔ)，也為聲鑷在復(fù)雜環(huán)境下精準(zhǔn)操控這一普適性難題提供了新范式，對光鑷、拓?fù)湮锢淼认嚓P(guān)領(lǐng)域亦具有重要的借鑒意義。目前，研究團(tuán)隊正推動該技術(shù)在藥物遞送、細(xì)胞內(nèi)操作等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校終身教授鄭躍兵在同期發(fā)表的評論文章指出，該研究堪稱拓?fù)渎曡嚰夹g(shù)的先驅(qū)性示范研究之一，這一基礎(chǔ)性工作未來在系統(tǒng)小型化集成、可重構(gòu)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)、多樣化操作模式等方面應(yīng)用前景廣闊。