◎北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院教授 葉安培

創(chuàng)新激光技術(shù) 發(fā)展生物醫(yī)學(xué)
——全自動光鑷-光刀顯微操縱系統(tǒng)

◎北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院教授 葉安培

2015年中國平潭企業(yè)家科學(xué)家創(chuàng)新論壇上舉行了產(chǎn)學(xué)研合作科技成果發(fā)布會，由中國產(chǎn)學(xué)研合作促進(jìn)會和教育部科技發(fā)展中心推薦，來自浙江大學(xué)、清華大學(xué)、北京大學(xué)、上海交通大學(xué)、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟等國內(nèi)知名院校的最新產(chǎn)學(xué)研合作成果進(jìn)行了發(fā)布。中國產(chǎn)學(xué)研合作促進(jìn)會執(zhí)行副會長、秘書長王建華主持發(fā)布會。本刊選登部分成果以饗讀者。

生命科學(xué)和納米科技是21世紀(jì)的帶頭學(xué)科，上述領(lǐng)域研究離不開顯微操縱和精確的單粒子檢測，激光光鑷作為集顯微觀察、顯微操縱和力學(xué)測量為一體的先進(jìn)的高技術(shù)設(shè)備，它具有無接觸、無污染、可在液態(tài)或氣態(tài)環(huán)境無損原位操縱幾十微米至幾十納米的單個粒子（如細(xì)胞、細(xì)菌、氣溶膠粒子、大氣懸浮粒子、碳納米管等），是生物、醫(yī)藥、軟物質(zhì)、微納米材料、物理、化學(xué)和環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域難得的理想研究工具。光鑷具有對微納米粒子進(jìn)行束縛、分選、富集、作用力檢測（如細(xì)胞粘附力，生物大分子特異性作用力、藥物篩選、微流粘滯系數(shù)等）的功能。而光刀則是利用高能光子與生物體相互作用產(chǎn)生的光化學(xué)反應(yīng)來消融和破壞生物組織。它具有對染色體切割、細(xì)胞膜打孔等功能。光鑷與光刀結(jié)合應(yīng)用可以對單個細(xì)胞進(jìn)行“手術(shù)”，譬如細(xì)胞克隆、單克隆抗體制備、基因轉(zhuǎn)染、可控人工受孕等重要生物醫(yī)學(xué)過程。可見“光鑷-光刀”是一種新型激光顯微操縱技術(shù)。我們研究組承擔(dān)了國家“十二五”科技支撐計劃項(xiàng)目“全自動光鑷-光刀顯微操縱系統(tǒng)” 課題，自主研制開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的激光顯微操縱工作站，其主要核心技術(shù)包括：納米精度的位置測量、高精度激光三維操控、全新的LabVIEW軟件全自動操控系統(tǒng)。主要創(chuàng)新點(diǎn)是：多功能（顯微觀察、操縱和測量相結(jié)合）、高精度（納米精度的位移和皮牛頓（10-12N）量級的單分子力精確測量）、全自動（先進(jìn)的LabVIEW計算機(jī)操控）。該技術(shù)前期研究成果曾獲得“北京大學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)成果一等獎”。目前已完成了原理樣機(jī)的試制，正在尋求合適企業(yè)合作開發(fā)，力爭將這一國產(chǎn)高技術(shù)設(shè)備盡快推向市場，服務(wù)與國內(nèi)廣大用戶。