순간 이동, 복제, 투명화와 마찬가지로 트랙터 빔은 우리 중 많은 사람들이 현실이 되기를 바라는 오래된 공상 과학 영화의 진부한 표현 중 하나입니다. 그러나 MIT의 일부 연구원들은 칩에 들어갈 만큼 작은 소형 트랙터 빔을 발명했습니다. 아직 스타워즈처럼 전함 전체를 끌어당길 수는 없지만 세포나 DNA와 같은 생물학적 입자를 조작할 수는 있습니다.
MIT는 칩 표면에서 5mm 이상 떨어진 곳에 침투하는 빔의 초점을 맞추는 칩 기반 광학 트랙터 빔을 만들었습니다. 별것 아닌 것처럼 들릴 수도 있지만, 칩의 몇 마이크론 내에서만 작동할 수 있었던 이전의 통합 "광 핀셋"에 비하면 획기적인 변화입니다. 이러한 기존 방법은 본질적으로 멸균 유리 용기(생물학 실험에 일반적으로 사용됨)에서 세포를 제거하고 칩 표면에 직접 배치하여 오염 위험을 높였습니다.
이 획기적인 변화는 이러한 한계를 변화시킵니다. MIT의 더 넓은 장치는 생물학적 샘플을 정확하게 캡처하고 표준 커버슬립 용기에 밀봉하면서 유리를 통해 샘플 주위로 이동할 수 있습니다. 전체 과정은 깨끗하고 멸균 상태로 유지됩니다.
마이크로트랙터 빔의 작동 방식은 통합 광학 위상 배열이라는 실리콘 광자 구성 요소에 의존합니다. 이는 반도체 제조 공정을 사용하여 칩에 작은 안테나 배열을 만듭니다. 이러한 안테나는 각 안테나 요소를 구동하는 광 신호의 타이밍을 조정하여 집중된 빔을 형성하고 방향을 지정할 수 있습니다.
MIT 보도 자료에 따르면 이 시스템은 "이전 시연보다 훨씬 더 우수하다"고 팀은 밝혔습니다.
또 다른 주요 개선점은 이 새로운 시스템이 처음으로 트랙터 빔 기능을 칩 크기로 줄인 것입니다. 동일한 목적을 위한 일반적인 설계는 범위가 제한될 뿐만 아니라 부피가 매우 커서 실험실에 대형 현미경을 설치해야 하고 빛의 모양을 만들고 제어하기 위한 여러 장치가 필요합니다.
발명품을 테스트하기 위해 MIT 엔지니어들은 먼저 칩을 사용하여 작은 폴리스티렌 구(실험에 사용된 참조 입자)를 캡처하고 조작했습니다. 그것이 효과가 있자 그들은 살아있는 암세포를 포착하고 이동시키는 데 성공했습니다.
아직 초기 단계이지만 생물학적 연구와 임상 적용에 대한 잠재적인 영향은 엄청납니다. 이 빔은 DNA를 분석하고, 세포를 분류하고, 질병의 메커니즘을 연구하고, 다양한 새로운 실험 및 진단 도구에 사용될 수 있습니다.
연구원들은 또한 조정 가능한 빔 초점 추가, 여러 캡처 지점을 동시에 사용하고 이를 다른 생물학적 시스템에 적용하는 등의 목표를 가지고 시스템을 지속적으로 개선하기를 희망합니다.