近来，来自马克斯-普朗克分子细胞生物学和遗传学研讨是以及卡尔斯鲁厄理工学院的通过正在激光扫描进程中应用对称性干系解耦激光加热和热活动启发两者之间的干系，杀青了准恒温漫衍场下线虫胚胎正在编造中的定向活动。该ISO-FLUCS本领希望成为生物学和质料科学中温度敏锐编造中光学操作的新轨范。

　　微纳操控本领正在质料科学、胶体物理学和性命科学等周围被广博运用。光学启发的热粘性流，也被称为聚焦光启发的细胞质流（FLUCS），即是近年备受注宗旨微纳操控本领之一。其道理是基于热膨胀和温度惹起的粘度变更之间繁杂的彼此感化发作的热粘性流，通过照耀样品的红表激光聚焦发作的部分加热，导致流体密度和粘度的变更，从而激励部分的液体活动以及传输进程，以用于安排细胞和发育中胚胎的细胞质。FLUCS拥有发作定向流的上风，并删除了侵入性和直接的接触式限造，因而对生物医学研讨有着苛重运用价钱。然而，正在FLUCS中，部分激光扫描会导致生物样品的温度扰动（图1b），这能够对高度热敏锐的编造有较大的影响，如热敏锐的哺乳动物细胞、可热降解的卵母细胞、热治疗的鳃机合等，因而给FLUCS的运用带来了极大范围。

　　正在本文中，作家研讨了利用分步扫描的形式将激光启发发作的活动和加热分脱离来。正在盘绕所需轨迹对称漫衍的地方分袂引入了附加的反倾向途径，使得正在感笑趣的区（ROI，即标的区域）内的温度漫衍越发平均。进一步地，作家还依照上述的对称干系正在多达三个分此表标准上（即三条激光扫描线）实行扫描，能够导致部分的温度漫衍越发平均，同时也能发作定向活动，而且这些活动的途径基础上没有更改(图1c) 。别的，表部还利用了帕尔贴来冷却样品抵达其所需的温度。作家试验证据，这种称之为等温FLUCS (ISO-FLUCS)的本领，明显的低落了激光加热的影响，同时能杀青线虫胚胎的热粘性定向活动，并远远领先其内源性活动的速率，验证了该编造的感化。鉴于其不只大大删除了加热导致的温度漫衍不服均的影响，还保存了FLUCS的要紧特征（定向、多功效、非侵入性不朽情缘eLight·封面 准恒温境遇下的生物光流控、触觉），ISO-FLUCS希望成为生物学和质料科学中高温敏锐编造中光学操作的新轨范不朽情缘。

　　图1：a. FLUCS装配的光道不朽情缘，不妨同时成像并启发细胞正在液体中的活动。启发细胞活动的红表激光束通过声光偏转器(AOD)实行X/Y扫描，并照耀到二向色镜上，从而与成像的光道贯串到一道。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。激光照耀正在ROI内导致温度升高发作定向活动。同时，ROI通过毗连到高导电蓝宝石玻片上的帕尔贴元件对统统样品实行加热或冷却。b. 通过沿单条线反复扫描红表激光发作的模仿温度漫衍。c. 两步扫描形式平均地加热统统ROI的模仿温度漫衍。

　　为了正在不发作大温度梯度的环境下还能得到守旧FLUCS的本能，有须要将温度与热粘性流的引入实行解耦。杀青这个标的的步骤之一即是创修特殊的扫描途径正在更大的区域内使温度平均化。热粘性流的速率要紧取决于激光沿特定途径扫描的频率，而不是取决于激光加热的速率。因而，能够加快主扫描形式（即沿着定向流速的倾向），而且压缩扫描信号到仅占用原始区域的一幼部门。这种占空比的有用低落将为引入二次扫描点供给空间，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。

　　正在上述基础计划的教导下，作家开始搜索了单激光热门扫描形式下中红表荧光激勉以及螺旋图案惹起的强度和温度漫衍（图2a-d）。随后作家重心研讨了正在多个激光加热门的环境下，多个热门的分手度和发作的温度漫衍之间的影响，当不推敲光斑的整体参数时，最终得出恒温，两个加热门之间的最佳隔绝为5.6微米（图2e-f）。

　　接下来必要打算时辰上的扫描序列，该打算有两点央浼：（1）正在一个扫描周期内以相仿的频率平均加热所需的扫数点，（2）还是不妨启发出所需的定向流场。同时还必要防备，扫描的频率必要足够高，使得正在两个接连的周期内拜望统一个点之间的时辰延迟要鲜明低于热粘性气象的特性时辰标准。因而，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启发定向流场。

　　图2：a. 罗丹明B泄露于红表激光时的时辰均匀荧光图像。b. 甘油/水溶液中罗丹明B的荧光衡量出来的温度弧线。c. 由螺旋图案惹起的模仿温度漫衍和d相应的温度直方图。e. 由安顿正在分别分手隔绝的两个热门发作的模仿温度漫衍。相应的强度截面显示，正在约莫5.6微米的分手隔绝时，ROl内的温度漫衍相对平均。f面板e中ROl内衡量的温度漫衍的轨范差行为热斑之间分手隔绝的函数，评释最佳隔绝为5.6微米。g. 多个热门环境下由螺旋图案惹起的模仿温度漫衍和h相应的温度直方图。

　　为了确定ISO-FLUCS的本能能否与守旧的FLUCS的本能相完婚，作家实行了试验验证（如图4）。按照试验中粒子轨迹与场的漫衍（图4a，e）能够挖掘，ISO-FLUCS中表部四极（四条扫描线）的加热功效简直统统被按捺，而且发作了与单极加热相仿佛的场对称性。试验中还对场中粒子的速率实行了衡量（图4b，f），能够挖掘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，不过速率能够通过激光的功率很便当的治疗（图4i，j）。末了为剖析释ISO-FLUCS的优良性不朽情缘，和守旧的FLUCS比拟，能够挖掘正在ROI内的温度界限明显的被平均化（图4c，d，g，h，k，l）。

　　除此除表，作家正在能保存ISO-FLUCS的性情的根基上，还搜索了更繁杂的扫描形式。而且正在试验上杀青了正在体内安排线虫的细胞质。从而更进一步的验证了ISO-FLUCS的优良性，并为温度敏锐性样本的操控供给了一种新的形式。

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