比来，来自马克斯-普朗克分子细胞生物学和遗传学推敲是以及卡尔斯鲁厄理工学院的通过正在激光扫描历程中应用对称性干系解耦激光加热和热滚动指挥两者之间的干系，告竣了准恒温散布场下线虫胚胎正在体系中的定向滚动。该ISO-FLUCS技艺希望成为生物学和原料科学中温度敏锐体系中光学操作的新准绳恒温。

　　微纳操控技艺正在原料科学南宫官网入口、胶体物理学和人命科学等周围被寻常行使。光学指挥的热粘性流，也被称为聚焦光指挥的细胞质流（FLUCS），便是近年备受注宗旨微纳操控技艺之一。其道理是基于热膨胀和温度惹起的粘度蜕化之间庞杂的彼此感化发作的热粘性流，通过映照样品的红表激光聚焦发作的限造加热，导致流体密度和粘度的蜕化，从而激励限造的液体滚动以及传输历程，以用于利用细胞和发育中胚胎的细胞质。FLUCS拥有发作定向流的上风，并淘汰了侵入性和直接的接触式支配，是以对生物医学推敲有着紧张行使价格。然而，正在FLUCS中，限造激光扫描会导致生物样品的温度扰动（图1b），这或许对高度热敏锐的体系有较大的影响，如热敏锐的哺乳动物细胞、可热降解的卵母细胞、热安排的鳃构造等，是以给FLUCS的行使带来了极大范围。

　　正在本文中南宫官网入口，作家推敲了行使分步扫描的体例将激光指挥发作的滚动和加热分脱离来。正在盘绕所需轨迹对称散布的地方不同引入了附加的反宗旨途途，使得正在感趣味的区（ROI，即目的区域）内的温度散布加倍平均。进一步地，作家还按照上述的对称干系正在多达三个差另表标准上（即三条激光扫描线）举行扫描，能够导致限造的温度散布加倍平均，同时也能发作定向滚动，而且这些滚动的途途根基上没有调换(图1c) 。其它，表部还行使了帕尔贴来冷却样品到达其所需的温度。作家尝试证实，这种称之为等温FLUCS (ISO-FLUCS)的技艺，明显的下降了激光加热的影响，同时能告竣线虫胚胎的热粘性定向滚动，并远远领先其内源性滚动的速率，验证了该体系的感化南宫官网入口。鉴于其不单大大淘汰了加热导致的温度散布不屈均的影响南宫官网入口eLight·封面 准恒温处境下的生物光流控，还保存了FLUCS的闭键特性（定向、多成效、非侵入性、触觉），ISO-FLUCS希望成为生物学和原料科学中高温敏锐体系中光学操作的新准绳。

　　图1：a. FLUCS装配的光途恒温，不妨同时成像并指挥细胞正在液体中的滚动。指挥细胞滚动的红表激光束通过声光偏转器(AOD)举行X/Y扫描，并映照到二向色镜上，从而与成像的光途维系到一同。两者都被耦合到一个高数值孔径、定造涂层的显微镜物镜的后焦平面。激光映照正在ROI内导致温度升高发作定向滚动。同时，ROI通过相接到高导电蓝宝石玻片上的帕尔贴元件对所有样品举行加热或冷却。b. 通过沿单条线反复扫描红表激光发作的模仿温度散布。c. 两步扫描形式平均地加热所有ROI的模仿温度散布。

　　为了正在不发作大温度梯度的处境下还能得回古板FLUCS的机能，有须要将温度与热粘性流的引入举行解耦。告竣这个目的的本事之一便是创筑出格的扫描途途正在更大的区域内使温度平均化。热粘性流的速率闭键取决于激光沿特定途途扫描的频率南宫官网入口，而不是取决于激光加热的速率。是以，能够加快主扫描形式（即沿着定向流速的宗旨），而且压缩扫描信号到仅占用原始区域的一幼一面。这种占空比的有用下降将为引入二次扫描点供应空间，从而能够正在给定的占空比内将加热扩散到更大的区域，有用地使温度平均化。

　　正在上述根基计划的向导下，作家起初寻求了单激光热门扫描形式下中红表荧光饱励以及螺旋图案惹起的强度和温度散布（图2a-d）。随后作家核心推敲了正在多个激光加热门的处境下，多个热门的分手度和发作的温度散布之间的影响，当不斟酌光斑的完全参数时，最终得出，两个加热门之间的最佳隔绝为5.6微米（图2e-f）南宫官网入口。

　　接下来须要计划时光上的扫描序列，该计划有两点恳求：（1）正在一个扫描周期内以无另表频率平均加热所需的完全点，（2）已经不妨指挥出所需的定向流场。同时还须要防卫，扫描的频率须要足够高，使得正在两个继续的周期内访谒统一个点之间的时光延迟要显著低于热粘性形势的特色时光标准。是以，作家提出了一种由七条平行等距线构成的粗略的ISO-FLUCS的形式（如图3），而且仅正在中心的那条线上指挥定向流场。

　　图2：a. 罗丹明B显露于红表激光时的时光均匀荧光图像。b. 甘油/水溶液中罗丹明B的荧光丈量出来的温度弧线。c. 由螺旋图案惹起的模仿温度散布和d相应的温度直方图。e. 由安排正在差别分手隔绝的两个热门发作的模仿温度散布。相应的强度截面显示，正在约莫5.6微米的分手隔绝时，ROl内的温度散布相对平均。f面板e中ROl内丈量的温度散布的准绳差动作热斑之间分手隔绝的函数，讲明最佳隔绝为5.6微米。g. 多个热门处境下由螺旋图案惹起的模仿温度散布和h相应的温度直方图。

　　为了确定ISO-FLUCS的机能能否与古板的FLUCS的机能相配合，作家举行了尝试验证（如图4）。凭据尝试中粒子轨迹与场的散布（图4a，e）能够察觉，ISO-FLUCS中表部四极（四条扫描线）的加热效率险些全体被胁造，而且发作了与单极加热相近似的场对称性。尝试中还对场中粒子的速率举行了丈量（图4b，f），能够察觉ISO-FLUCS中粒子的速率较低，这是由于均匀之后正在该条扫描线上的能量偏低，可是速率能够通过激光的功率很便利的安排（图4i，j）。终末为了注释ISO-FLUCS的卓异性，和古板的FLUCS比拟，能够察觉正在ROI内的温度畛域明显的被平均化（图4c，d，g，h，k，l）恒温。

　　除此除表，作家正在能保存ISO-FLUCS的特点的根蒂上，还寻求了更庞杂的扫描形式。而且正在尝试上告竣了正在体内利用线虫的细胞质。从而更进一步的验证了ISO-FLUCS的卓异性，并为温度敏锐性样本的操控供应了一种新的体例。

　　本文为滂沱号作家或机构正在滂沱音讯上传并颁发，仅代表该作家或机构意见，不代表滂沱音讯的意见或态度，滂沱音讯仅供应音讯颁发平台。申请滂沱号请用电脑访谒。