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醫療器械

超級金球納米耳機問世 傾聽細菌和病毒“談話”

激光製造商情 來源:科訊網2012-02-08 我要評論(0 )   

據國外媒體(ti) 報道,一個(ge) 直徑60納米的金球納米耳機成為(wei) 有史以來最靈敏的收聽裝置,為(wei) 細菌和其它微生物的無聲電影配音鋪平了道路。 德國慕尼黑大學的亞(ya) 曆山大和他的同事們(men) 使...

   據國外媒體(ti) 報道,一個(ge) 直徑60納米的金球納米耳機成為(wei) 有史以來最靈敏的收聽裝置,為(wei) 細菌和其它微生物的無聲電影配音鋪平了道路。

 

  德國慕尼黑大學的亞(ya) 曆山大和他的同事們(men) 使金納米粒子懸浮在一滴水中,並從(cong) 激光束中捕獲了一個(ge) 球體(ti) ,然後從(cong) 另外一個(ge) 激光設備向幾微米外的其它球體(ti) 發射了快速脈衝(chong) 。脈衝(chong) 擊中納米粒子後,納米粒子對周圍水產(chan) 生幹擾,引發壓力或者聲波。

 

  那些被激光捕獲的單一納米粒子隨後開始來回搖動,好像是對聲波做出反應。為(wei) 了證實這種搖動不是簡單的由於(yu) 水分子的隨機行為(wei) ,研究人員改變了聲波的頻率。這些俘獲粒子每次都隨著頻率改變而改變。並且它的移動方向也對準了聲波的方向。這進一步證實了它對聲波做出了反應。

 

  同樣在慕尼黑大學研究的團隊成員安德烈說:“這個(ge) 微小的麥克風最低可收聽到負60分貝的聲音,這個(ge) 分貝水平的百萬(wan) 分之一才能被人耳所察覺,那樣使得納米耳機比任何收聽裝置都要靈敏。我們(men) 找不到任何其它聲音探測裝置能夠以如此高的靈敏度來探測聲波。”

 

  研究人員稱這項技術在未來或許能夠讓我們(men) 傾(qing) 聽那些極小的生物,其中包括細胞和病毒。進行這項研究同樣讓我們(men) 更多的了解細胞的機械特性和它們(men) 如何轉變成為(wei) 病變細胞。

 

  帕薩迪納市加州理工學院的楊長輝雖然不是團隊成員,但也支持這一觀點。他說:“在顯微鏡下已經觀察到活細胞的振動,但是卻沒有人能夠用麥克風記錄下它們(men) 的聲音。借助這項技術順著這個(ge) 方向進行研究是非常有趣的。”

 

  在2008年,麻省理工學院的帕克和莫妮卡領導下的研究人員發現,當紅細胞感染瘧原蟲時,它們(men) 的振動減弱,很顯然這是由於(yu) 感染導致細胞變得僵硬。

 

  楊說:“這項金納米粒子技術最終或許可以讓我們(men) 探測到這樣的變化。這項創造性的技術將為(wei) 我們(men) 打開新的研究領域。”

 

  你有沒有想過一個(ge) 病毒聽起來像什麽(me) ,或者一個(ge) 細菌在宿主之間遊走會(hui) 發出什麽(me) 噪音?如果答案是肯定的,那麽(me) 由於(yu) 世界上最小耳朵的發明,你或許很快就有機會(hui) 搞清這一切。“納米耳”——被一道激光束俘獲的金微粒——能夠探測到僅(jin) 為(wei) 人類聽覺閾值一百萬(wan) 分之一的聲音。研究人員認為(wei) ,這項研究將開啟“聲學顯微術”的一個(ge) 全新領域,後者是利用生物體(ti) 釋放的聲音對其進行研究的一門科學。

 

  納米耳的概念起源於(yu) 1986年被稱為(wei) 光鑷子的一項發明。這種鑷子利用一個(ge) 透鏡將一道激光束聚焦到一點,從(cong) 而能夠抓住微粒並移動它們(men) 。光鑷子已經成為(wei) 分子生物學和納米技術的一種標準工具,幫助研究人員向細胞內(nei) 注入脫氧核糖核酸(DNA),甚至在DNA注入後對其進行操作。光鑷子還能夠用來測量作用於(yu) 微觀粒子上的極小的力;一旦你用激光束控製住你的粒子——而不是由你來讓其移動,你便隻須用一台顯微鏡或其他合適的觀測設備觀察它是否在自動地運動。這也正是納米耳遵循的道路。

 

  聲波隨著它們(men) 經過的介質粒子的前後移動來傳(chuan) 播。因此為(wei) 了探測聲音,你需要對這種前後運動進行測量。德國慕尼黑大學光子學與(yu) 光電學研究團隊的光物理學家Jochen Feldmann和同事將一個(ge) 直徑60納米的金微粒浸入水中,並用光鑷子夾住了它。

 

  Feldmann的研究團隊記錄並分析了該粒子響應聲振動所產(chan) 生的運動——這種聲振動由在附近水中的其他金納米粒子的激光感應加熱所導致。除了具有前所未有的敏感性外,他們(men) 的納米耳還能夠計算聲音來自於(yu) 哪個(ge) 方向。研究人員提出,使納米耳的三維陣列一道工作將能夠用來監聽細胞或微生物,例如細菌和病毒,隨著運動和呼吸,它們(men) 都能夠釋放出非常微弱的聲振動。Feldmann表示:“這裏顯然存在著醫學上的可能性,我們(men) 可以用其來研究適當的人群,但我們(men) 首先必須搞清它是如何工作的。”

 

  丹麥哥本哈根市玻爾研究所光鑷子實驗室的生物物理學家Lene Oddershede對此印象深刻,並推測這篇論文會(hui) 激發該領域的其他科學家在研究微生物時尋求聲波的幫助。她說:“這真是一個(ge) 有趣的想法,並且我們(men) 很容易做到這一點,但我們(men) 之前從(cong) 未進行過任何嚐試。”然而Oddershede警告說,“我隻能說這篇論文從(cong) 這個(ge) 意義(yi) 上將是很鼓舞人心的”,但在超聲顯微鏡變為(wei) 現實之前,這項試驗的設置還需要顯著細化,以改進其區分來自隨機分子運動的聲波的能力。但她對此表示樂(le) 觀:“我相信他們(men) 能夠相當快地改進這一設備。”

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