比来，来自马克斯-普朗克分子细胞生物学和遗传学商酌于是及卡尔斯鲁厄理工学院的通过正在激光扫描经过中行使对称性相合解耦激光加热和热活动指挥两者之间的相合不朽情缘eLight·封面 准恒温境遇下的生物光流控，完毕了准恒温散布场下线虫胚胎正在体系中的定向活动。该ISO-FLUCS本领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尺度。

　　微纳操控本领正在原料科学、胶体物理学和性命科学等周围被普遍行使。光学指挥的热粘性流，也被称为聚焦光指挥的细胞质流（FLUCS），便是近年备受注目标微纳操控本领之一。其道理是基于热膨胀和温度惹起的粘度转化之间庞杂的彼此功用发生的热粘性流，通过照耀样品的红表激光聚焦发生的局限加热，导致流体密度和粘度的转化恒温，从而激励局限的液体活动以及传输经过，以用于安排细胞和发育中胚胎的细胞质。FLUCS拥有发生定向流的上风，并节减了侵入性和直接的接触式统造，因而对生物医学商酌有着要紧行使价钱。然而，正在FLUCS中，局限激光扫描会导致生物样品的温度扰动（图1b），这大概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、热调动的鳃机合等，因而给FLUCS的行使带来了极大束缚。

　　正在本文中，作家商酌了应用分步扫描的格式将激光指挥发生的活动和加热分摆脱来。正在盘绕所需轨迹对称散布的地方区分引入了附加的反宗旨道途，使得正在感有趣的区（ROI，即方向区域）内的温度散布加倍平均。进一步地，作家还凭借上述的对称相合正在多达三个分歧的标准上（即三条激光扫描线）举办扫描，能够导致局限的温度散布加倍平均，同时也能发生定向活动，而且这些活动的道途基础上没有转换(图1c) 。此表，表部还应用了帕尔贴来冷却样品抵达其所需的温度。作家实行表明，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，同时能完毕线虫胚胎的热粘性定向活动，并远远高出其内源性活动的速率，验证了该体系的功用。鉴于其不只大大节减了加热导致的温度散布不屈均的影响，还保存了FLUCS的厉重特征（定向、多效用、非侵入性、触觉）不朽情缘，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尺度。

　　图1：a. FLUCS安装的光道不朽情缘，或许同时成像并指挥细胞正在液体中的活动。指挥细胞活动的红表激光束通过声光偏转器(AOD)举办X/Y扫描，并照耀到二向色镜上，从而与成像的光道团结到一齐。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内导致温度升高发生定向活动。同时，ROI通过连绵到高导电蓝宝石玻片上的帕尔贴元件对所有样品举办加热或冷却。b. 通过沿单条线反复扫描红表激光发生的模仿温度散布。c. 两步扫描形式平均地加热所有ROI的模仿温度散布。

　　为了正在不发生大温度梯度的景况下还能得回守旧FLUCS的职能，有须要将温度与热粘性流的引入举办解耦。完毕这个方向的手段之一便是创筑特另表扫描道途正在更大的区域内使温度平均化。热粘性流的速率厉重取决于激光沿特定道途扫描的频率，而不是取决于激光加热的速率。因而，能够加快主扫描形式（即沿着定向流速的宗旨），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。

　　正在上述基础计划的指点下，作家最初探究了单激光热门扫描形式下中红表荧光激励以及螺旋图案惹起的强度和温度散布（图2a-d）。随后作家要点商酌了正在多个激光加热门的景况下，多个热门的分辨度和发生的温度散布之间的影响，当不思索光斑的全体参数时，最终得出，两个加热门之间的最佳隔断为5.6微米（图2e-f）。

　　接下来需求策画年华上的扫描序列恒温，该策画有两点哀求：（1）正在一个扫描周期内以相像的频率平均加热所需的全数点，（2）如故或许指挥出所需的定向流场。同时还需求贯注，扫描的频率需求足够高，使得正在两个继续的周期内拜访统一个点之间的年华延迟要昭着低于热粘性表象的特质年华标准。因而，作家提出了一种由七条平行等距线构成的浅易的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泄露于红表激光时的年华均匀荧光图像。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. 由安排正在分歧分辨隔断的两个热门发生的模仿温度散布恒温。相应的强度截面显示，正在约莫5.6微米的分辨隔断时，ROl内的温度散布相对平均不朽情缘。f面板e中ROl内丈量的温度散布的尺度差动作热斑之间分辨隔断的函数，剖明最佳隔断为5.6微米。g. 多个热门景况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的职能能否与守旧的FLUCS的职能相成亲，作家举办了实行验证（如图4）。依照实行中粒子轨迹与场的散布（图4a，e）能够创造，ISO-FLUCS中表部四极（四条扫描线）的加热功效简直一律被抵造，而且发生了与单极加热相肖似的场对称性。实行中还对场中粒子的速率举办了丈量（图4b，f），能够创造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利的调动（图4i，j）。终末为了证明ISO-FLUCS的卓绝性，和守旧的FLUCS比拟，能够创造正在ROI内的温度领域明显的被平均化（图4c，d，g，h，k不朽情缘，l）。

　　除此以表，作家正在能保存ISO-FLUCS的个性的根蒂上，还探究了更庞杂的扫描形式。而且正在实行上完毕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的卓绝性，并为温度敏锐性样本的操控供应了一种新的格式。

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