2018年，開(kāi)發(fā)光學(xué)鑷子的物理學(xué)家Arthur Ashkin獲得了諾貝爾獎(jiǎng)的一半，他使用了緊密聚焦的激光束來(lái)隔離和移動(dòng)微米級(jí)的物體(紅血球的大小)。現(xiàn)在，范德比爾特大學(xué)電氣工程學(xué)助理教授Justus Ndukaife已開(kāi)發(fā)出首個(gè)光熱電鑷子，即光學(xué)納米鑷子，它可以捕獲和操縱更小的物體。

8月31日，《用光熱電流體動(dòng)力鑷子截留并捕獲亞10納米以下物體和生物分子的文章》在線發(fā)表在《自然納米技術(shù)》雜志上。

該文章由Ndukaife以及正在Ndukaife實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研究的研究生Chuchu Hong和Sen Yang撰寫。

微米級(jí)光鑷代表了生物學(xué)研究的重大進(jìn)步，但其可使用的物體尺寸有限。這是因?yàn)橛米鞴鈱W(xué)鑷子鉗的激光束只能將激光聚焦到一定直徑(大約是激光波長(zhǎng)的一半)。對(duì)于波長(zhǎng)為700納米的紅光，鑷子只能使用低功率聚焦和操縱直徑約為350納米或更大的物體。當(dāng)然，尺寸是相對(duì)的，因此，雖然350納米的尺寸非常小，但它會(huì)排除甚至更小的分??子，例如病毒，其尺寸為100納米，或者DNA和蛋白質(zhì)的尺寸小于10納米。

Ndukaife用OTET建立的技術(shù)在激光束和它所捕獲的分子之間留下了幾微米的距離，這是這些新型細(xì)鑷子如何工作的另一個(gè)重要因素。恩杜卡菲說(shuō)：“我們已經(jīng)制定了一種策略，使我們能夠鉗制極小的物體，而不會(huì)將其暴露于會(huì)破壞分子功能的高強(qiáng)度光或熱中。” “捕獲和操縱如此小的物體的能力使我們能夠了解我們的DNA和其他生物分子在單個(gè)層面上表現(xiàn)得非常詳細(xì)的方式。”

在OTET之前，只能使用高速離心機(jī)分離諸如細(xì)胞外囊泡之類的分子。但是，該技術(shù)的高成本阻礙了其廣泛采用。另一方面，OTET有潛力被預(yù)算較小的研究人員廣泛使用。鑷子還可以根據(jù)物體的大小對(duì)物體進(jìn)行分類，這在尋找特定的外泌體時(shí)很重要，外泌體是細(xì)胞分泌的細(xì)胞外囊泡，可能導(dǎo)致癌癥轉(zhuǎn)移。外泌體的大小范圍為30到150納米，對(duì)特定外泌體的分類和研究通常被證明具有挑戰(zhàn)性。

Ndukaife設(shè)想的OTET的其他應(yīng)用包括通過(guò)捕獲病毒來(lái)檢測(cè)病原體，以研究和研究有助于與神經(jīng)退行性疾病(如阿爾茨海默氏病)相關(guān)的蛋白質(zhì)。這兩種應(yīng)用都可能有助于早期發(fā)現(xiàn)疾病，因?yàn)殍囎涌梢杂行Р东@低水平的分子，這意味著在研究引起疾病的分子之前不必先全面研究疾病。OTET也可以與其他研究技術(shù)相結(jié)合，例如生物熒光和光譜學(xué)。

Ndukaife說(shuō)：“在OTET的應(yīng)用方面，天空是極限。”與技術(shù)轉(zhuǎn)讓和商業(yè)化中心合作，就該技術(shù)申請(qǐng)專利的Ndukaife說(shuō)。“我期待看到其他研究人員如何在其工作中利用其功能。”