微电子器件硅基片的新显微技术在医疗中的应用

2013-10-15 15:48

　　新的显微技术允许科学家们可以通过硅微流体装置来观察细胞。

　　麻省理工学院（简称MIT）和美国德州大学阿灵顿分校（简称UTA）的科学家们已经开发出一种通过硅片即可观察细胞图像的新型显微镜，这使他们能够精确地测量硅片背后细胞的大小和机械特性。

　　这一新技术依赖于近红外光，它可以帮助科学家们通过硅微流体装置了解更多关于患病的或受感染的细胞。

　　前MIT激光生物医学研究中心（LBRC）博士后、10月2日科技报告上发表的该技术学术论文的作者之一Ishan Barman表示：“这一技术有望融合细胞可视化研究到硅片上。”

　　其他该论文的主要作者还有：前MIT博士后Narahara Chari Dingari、和UTA研究生Bipin Joshi、Nelson Cardenas。高级作者有： UTA物理学助理教授Samarendra Mohanty。其他作者有：前MIT博士后、目前为巴西欧鲁普雷图联邦大学的助理教授Jaqueline Soares 以及LBRC副主任Ramachandra Rao Dasari。

　　硅通常用来构建“芯片上的实验室”的微流体装置，可基于其分子属性及微电子器件进行细胞分类和分析。目前任职于美国约翰霍普金斯大学机械工程助理教授的Barman称：“这些设备在研究和诊断方面有许多潜在的应用，但是如果科学家们能够在这些装置内来观察细胞图像的话，它们可能会更加有用。”

　　为了实现这一目标，Barman和他的同事们充分利用了硅对于红外和近红外波长的光来说是透明的这一事实。他们改编了被称为定量相位成像的显微技术，其工作原理是发送的一个激光光束透过样品后可分裂成两个光束。通过重新组合这两个光束并把每一个光束所携带信息进行比较，研究人员能够确定样品的高度和它的折射率。这是一种衡量当光通过物质时，该物质能使光弯曲程度的方法。

　　传统的定量相位成像采用了产生可见光的氦氖激光器，但对于新系统，研究人员使用的是一种钛蓝宝石激光器，它可调谐红外和近红外波长。在这项研究中，研究人员发现，波长为980纳米的光最好用。

　　研究人员运用该系统，以纳米级的灵敏度，通过类似大多数电子实验室使用的硅晶片测量了红血细胞高度的变化。

　　当红血细胞流遍全身时，他们往往要通过很窄的血管挤压。当这些细胞被感染疟疾时，他们失去了这种变形能力，于是在微小血管中形成了堵塞。Dingari称，新的显微技术可以帮助科学家们研究这是如何发生的。它也可以用来研究导致镰状细胞性贫血的畸形血细胞的动态。

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