Perangkat ini dapat digunakan untuk mempelajari DNA, mengidentifikasi berbagai jenis sel, dan mengeksplorasi penyebab penyakit.
ngarahNyaho - Ilmuwan MIT menciptakan sebuah chip kecil yang dapat memanipulasi sel dan partikel. Mereka telah mengembangkan perangkat kecil berbasis chip yang mirip dengan “tractor beam” di Star Wars.
Perangkat ini dapat digunakan untuk mempelajari DNA, mengidentifikasi berbagai jenis sel, dan mengeksplorasi penyebab penyakit.
Perangkap optik dan penjepit menggunakan berkas cahaya terfokus untuk menangkap dan memindahkan partikel biologis kecil, seperti sel atau molekul DNA.
Cahaya yang kuat di pusat pancaran menarik partikel, sementara mengarahkan pancaran sinar memungkinkan peneliti mengontrol pergerakan dan posisi partikel kecil.
Namun, pinset optik tradisional memerlukan sistem mikroskop berbasis laboratorium yang besar, serta berbagai komponen untuk menghasilkan dan mengendalikan berkas cahaya. Itu membuat sulit digunakan di banyak pengaturan.
Teknologi berbasis chip ini menawarkan solusi yang lebih ringkas, terjangkau, dan serbaguna.
“Dengan fotonik silikon, kita dapat menggunakan sistem berskala laboratorium yang besar ini dan mengintegrasikannya ke dalam sebuah chip," kata Jelena Notaros, profesor di bidang Teknik Elektro dan Ilmu Komputer (EECS).
"Hal ini menghadirkan solusi hebat bagi para ahli biologi, karena memberikan mereka fungsi perangkap dan penjepit optik tanpa memerlukan pengaturan optik massal yang rumit,” lanjut Notaros.
Berbeda dengan pinset berbasis chip sebelumnya yang hanya dapat memanipulasi partikel yang sangat dekat dengan permukaan chip, perangkat baru ini dapat menangkap dan memindahkan sel dari jarak yang lebih jauh.
Perangkat mini ini didasarkan pada chip fotonik silikon yang memancarkan sinar untuk mengontrol pergerakan partikel secara akurat dalam beberapa milimeter.
Menariknya, berkas cahaya dapat melewati kaca penutup yang melindungi sampel biologis, memastikan lingkungan steril bagi sel.
Array bertahap optik terintegrasi (IOPA) digunakan untuk membuat pinset optik terintegrasi yang dapat menangkap dan memanipulasi sel pada jarak yang jauh lebih jauh dari permukaan chip.
“Pekerjaan ini membuka kemungkinan baru untuk penjepit optik berbasis chip dengan memungkinkan penjebakan dan penjepitan sel pada jarak yang jauh lebih jauh dari yang ditunjukkan sebelumnya,” tambah Notaros.
Teknologi array bertahap optik terintegrasi menggunakan kumpulan antena kecil yang dibuat pada chip silikon. Ini dibuat dengan teknik manufaktur semikonduktor.
Menurut siaran persnya, para peneliti dapat mengontrol karakteristik berkas cahaya dengan memodifikasi sinyal yang dikirim ke masing-masing antena secara elektronik.
“Belum ada yang pernah menciptakan pinset optik berbasis silikon-fotonik yang mampu menjebak mikropartikel pada jarak skala milimeter sebelumnya," kata Nataros.
"Ini merupakan peningkatan beberapa kali lipat lebih tinggi dibandingkan demonstrasi sebelumnya,” lanjut dia.
Para peneliti pertama kali menguji perangkat tersebut pada bola polistiren dan kemudian mencoba menjebak dan mencabut sel kanker.
Tim menghadapi tantangan tertentu seperti mengembangkan metode pelacakan partikel semi-otomatis, menentukan kekuatan perangkap yang optimal, dan memproses data eksperimen secara efektif.
Setelah mengatasi berbagai tantangan, tim berhasil mendemonstrasikan penggunaan pinset optik berkas tunggal untuk manipulasi sel.
Perkembangan ini memungkinkan para peneliti untuk bekerja dengan sel di lingkungan yang lebih alami, sehingga mengurangi kontaminasi dan stres.
Selain itu, kontrol yang tepat terhadap pergerakan partikel ini sangat penting untuk berbagai aplikasi dalam biologi dan kedokteran.
Hal tersebut memungkinkan para peneliti mempelajari proses seluler, menganalisis DNA, dan mengembangkan alat diagnostik dan terapeutik baru.
Temuan para insinyur di MIT ini dipublikasikan di jurnal Nature Communications. |
Sumber: Interesting Engineering | MIT News
Posting Komentar