近日，追光生物首席科学家张帅龙教授课题组最新研究成果发表于国际权威学术期刊《美国国家科学院院刊》（PNAS）。论文题为 Dielectric Levitation Optical Tweezers for Powerful Mesoscale Biomanipulation，在论文中，张帅龙教授课题组提出介电悬浮光镊（DL-OT）的方法，为百微米尺度生物对象的精准操控提供了新的技术路径。
追光生物向张帅龙教授课题组及所有合作研究人员表示祝贺。
原文链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2533103123
以介电悬浮拓展光镊的生物操控尺度
光镊利用聚焦激光产生的光学力捕获和移动微小对象，在微粒、细胞和生物分子操控等领域具有重要应用。
但当操控对象进一步扩大到多细胞球、类器官等介观尺度生物结构时，样本与基底之间的黏附、静摩擦以及近壁流体阻力会显著增加。若继续通过提高激光功率克服这些阻力，可能带来更强的光热应激，并造成样本形变和细胞活性下降。
针对这一限制，张帅龙教授课题组将交流介电悬浮与光镊相结合。系统利用负介电泳力使目标对象脱离基底并形成稳定悬浮状态，再由光镊完成横向移动和旋转。
这一方法的关键不是单纯增强光镊的输出能力，而是改变样本所处的受力环境：在稳定悬浮状态下，样本与基底之间的固体接触和静摩擦得以消除，近壁流体阻力也显著降低，从而使介观尺度对象能够以更低的激光功率被操控。
在实验系统构建过程中，研究团队采用全息光镊光学模块，并结合定制化微流控芯片、交流电场控制与生物样本验证，完成介电悬浮光镊系统的搭建与实验研究。
介电悬浮光镊（DL-OT）的工作原理、系统构成及介观尺度生物操控示意图（选自原文图1）
在本研究的芯片与实验条件下，DL-OT实现了对100 μm聚苯乙烯微球、200 μm微齿轮和约260 μm卤虫卵等介观尺度对象的稳定操控；此外，研究还验证了对约50 μm多细胞球和约140 μm患者来源类器官等生物样本的操控。
其中，约50 μm多细胞球的实验结果具有代表性：在PEG被动防黏附涂层表面，使用常规光镊启动细胞球运动需要约150 mW的激光功率；采用DL-OT后，约15 mW即可实现稳定移动。实验显示，前者伴随明显的细胞球形变和光热损伤，而DL-OT更好地保持了其结构完整性和细胞存活状态。论文记录的相对形变量分别超过25%和低于2%。
在多细胞球操控中，DL-OT显著降低了所需激光功率，并减少光热与机械损伤（选自原文图4）
从精准移动走向复杂生物结构组装
研究团队进一步利用DL-OT完成了两个多细胞球的定向移动与融合。融合后的细胞聚集体在芯片上继续培养，并保持三维结构和较好的细胞活性。
研究还实现了对约140 μm患者来源膀胱癌类器官的温和转运。操控后的类器官继续进行片上培养，培养2天后的活/死染色结果显示其保持了较好的细胞存活状态。
这些结果意味着，DL-OT的价值不只是将更大的对象“移动起来”，更在于降低操控过程中产生的光热与机械损伤，为复杂生物结构的后续融合、培养和组装保留条件，也为类器官研究、组织工程和片上生物制造提供了新的技术基础。
介电悬浮光镊实现多细胞球的定向靠拢、合并与片上培养（选自原文图5C—E）
持续探索微纳操控与生命科学的交叉边界
张帅龙教授现任北京理工大学教授、博士生导师，同时为追光生物联合创始人、首席科学家，为公司的技术方向、产品创新与跨学科布局提供科学指导。
此次成果延续了张帅龙教授课题组在微纳操控、多物理场耦合与生命科学应用领域的持续探索，也体现了追光生物科学家持续活跃于研究前沿。
再次祝贺张帅龙教授课题组及所有合作者。
从左至右依次为：OptoBot®1000、OptoBot®800高通量单细胞光流控分选仪，OptoBot®500光电微流控系统
论文信息
论文题目：
Dielectric Levitation Optical Tweezers for Powerful Mesoscale Biomanipulation
期刊：
Proceedings of the National Academy of Sciences（PNAS）
论文链接：
https://doi.org/10.1073/pnas.2533103123，点击可阅读论文原文。
粤公网安备44030002004557号
