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精确控制一个粒子或者分子是一件难事。如果还要同时控制多个粒子，那就是难上加难。近日伊利诺伊大学的研究人员开发出了使用流体运动操纵和组装多个粒子的新方法。这种新技术可以捕获一系列亚微米或者微米大小的颗粒，其中包括单个DNA分子，囊泡，滴剂或细胞。
图：伊利诺伊大学研究人员开发出使用流体运动操纵和组装多个粒子的新方法
“这是一种在流体中捕捉多个颗粒的新方法，”Charles M. Schroeder，化学和生物分子工程教授说。施罗德与机械科学与工程研究生阿尼什谢诺伊和化学和生物分子工程教授 Christopher Rao合作进行了该研究。
图：研究团队成员
之前已经有许多方法可以用于颗粒控制和移动，但是每种方法都使用不同的控制方式，其中包括光控制(参见：光镊子)，磁控制，声控制(参见：声波镊子)和电控制。然而，许多这些技术都会对被观察到的系统造成改变或扰乱。
“现有的技术非常不适用于捕捉粒子，因此我们想开发使用范围更加广泛的技术，既适用于细菌细胞，也适用于不同类型的软质颗粒像囊泡，气泡和液滴等。”Shenoy表示。现行的技术没有一种可以用于研究这种跨尺度的系统。因此，研究人员希望建立，可以普遍适用于任意种类任意尺寸任意数目的颗粒操控技术。
Schroeder团队开发的方法，被称为斯托克斯流体陷阱，使用流体流动操纵颗粒。Schroeder团队是国际上最早使用流体流动实现多个粒子捕集和装配的研究团队。
为了将颗粒从一个位置移动到另一个位置，Shenoy和他的同事开发了一套自动化控制算法，该算法能计算出控制粒子运动所需要的压力，进而驱动流场达到精确控制颗粒移动。值得一提的是，该算法只需半毫秒就能计算得到所需要的压力。
“该控制算法包含多个参数，这就是该系统最复杂的部分，也是该技术的核心，”Schroeder说。
该控制算法首先计算到目标位置的距离，然后规划最短路径。它也可以允许研究人员将多个微粒组装成任意复杂的结构，也可以在两个或更多颗粒之间的探测他们之间的相互作用。
该研究小组希望斯托克斯陷阱的控制方法能进一步扩展到其他领域。“这不仅提供了另一种方法，而且该方法具有其它方法不具有的几个优点，”Schroeder说。 “只要你可以看见一个粒子并且能够检测到它，你就可以使用该方法捕获它。”
文章链接：
Stokes trap for multiplexed particle manipulation and assembly using fluidics
消息链接：
Researchers develop new method of trapping multiple particles using fluidics
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（本文由e科网翻译整理）
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