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微纳米课题组在微纳制造和微纳生物领域取得系列进展
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2014-10-15 15:16:59

    

    信息-生物-纳米是微纳制造产业和单分子生命科学研究的热点。其中微纳米观测、操控和制造技术是支撑微纳米科技走向应用的基础,是促进信息技术与生命科学实现跨越式发展的使能技术。微纳米组长期以来开展多学科交叉研究,推进信息、生物、纳米技术的融合与发展,在微纳制造和微纳生物领域取得了一系列创新性研究成果,已形成特色鲜明的优势研究方向。

    近日Nature出版集团所属期刊Scientific Reports(4:6524, 2014)刊登了微纳米组在微纳制造领域的最新成果,该研究提出了一种基于微纳机器人技术对界面不稳定演化进行调制的方法,为超精密微纳结构阵列化制造提供了技术支撑。该工作是课题组在微纳制造前期研究基础上的延续和深入。在前期工作中,微纳米组提出了一种高通量、低成本的微纳电极制造方法,为微纳电子制造提供了可供选择的新途径(IEEE Transactions on Nanotechnology.13(2): 245-253, 2014);基于光诱导电流体动力学不稳定性模型,发展了基于光诱导电流体动力学不稳定的微结构加工方法(Microfluidics and Nanofluidics. 16(6): 1097-1106, 2014),并应用该方法成功实现了微柱阵列和微透镜阵列的制造(Applied Physics Letters. 104(26): 264103, 2014)。本次Scientific Report的成果将上述微结构的加工极限由微米级提升到纳米级,从而构建了较为完备的微纳结构加工技术体系。

    在微纳生物领域,以生物学需求为牵引,以微纳机器人化操控为核心技术,在癌症个性化治疗、活细胞观测、新药开发等方面取得了重要进展:发展了一种基于细胞动力学特性的免标记细胞分离方法(PLoS One. 9(3): e51577, 2014.),初步实现了癌细胞与血红细胞的免标记分离;研究了纳米尺度上抗体依赖细胞介导的细胞毒作用机制(Langmuir. 30( 6): 1609-1621, 2014),揭示出巨噬细胞吞噬癌细胞过程中细胞超微形貌和机械特性的动态变化;建立了免模板细胞动态图形化技术(Lab on a Chip. 14(7): 1367-1376, 2014),为癌细胞迁移研究提供了新的手段;进一步为了满足对活体细胞进行原位高分辨率观测的需求,提出了一种基于相位反馈模式的新型细胞观测方法(Applied Physics Letters. 105(5): 053113, 2014),该方法具有快速、抗干扰能力强的优点,优于现有文献报道的技术;针对新药开发需求,建立了纳米操作机器人-平面膜片钳联合作业系统,实现了针对活体细胞超微机械刺激和电生理信号的同步检测(IEEE/ASME Transactions on Mechatronics. 19(4): 1138-1147, 2014),为机械门控离子通道的新药开发提供了技术支撑。这些方法和技术,构成了较为完备的对细胞进行检测、操作和激发的手段,将在未来的生物学研究中发挥重要作用。

    上述研究得到了国家自然科学基金委、中国科学院、机器人学国家重点实验室的大力支持。

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