Las pinzas acústicas son una herramienta poderosa para la manipulación sin contacto de partículas y células utilizando fuerzas de radiación acústica (ARF) generadas por la transferencia del impulso de la onda acústica. Desempeñan un papel importante en la tecnología de visualización, sensores biomédicos, Dispositivos de imagen, diagnóstico y otros.

Aunque se han utilizado ondas estacionarias o haces de sonido en dispositivos de pinzas acústicas para atrapar partículas, Se necesita una enorme matriz en fase o una plataforma de desplazamiento para cambiar la fase de la onda o mover la fuente de sonido para una manipulación dinámica que requiera campos acústicos variables en el tiempo. En la actualidad, sigue siendo un desafío lograr la manipulación dinámica en un pequeño microcanal con un simple, flexible, método de bajo costo y desechable.

Un equipo de investigación dirigido por el profesor Zheng Hairong de los Institutos de Tecnología Avanzada de Shenzhen (SIAT) de la Academia de Ciencias de China ha abordado el desafío de manipulación dinámica de partículas y células en un microcanal mediante la integración de acústico-fluidos, física y fabricación de cristales fonónicos a microescala.

En este estudio, una placa de cristal fonónico (PCP) fabricada mediante grabado químico y ubicada en el microcanal creaba un campo de sonido sintonizable y variable en el tiempo que generaba un ARF no isotrópico y reversible que podía ajustarse en tiempo real.

El ARF se originó a partir de la interacción de las ondas sonoras incidentes con la excitación resonante de dos modos diferentes en la placa de cristal fonónico.

Estos modos específicos se pueden cambiar de forma flexible simplemente cambiando la frecuencia de conducción. Este cambio de frecuencia indujo un campo acústico altamente localizado que generó un ARF negativo para atrapar partículas, junto con un campo con fugas que causó que un ARF positivo levitara partículas, respectivamente.

Junto con un ajuste de fuente de sonido de compensación para la ubicación del PCP, una fuerza de radiación inducida por el gradiente de campo a lo largo del canal podría transportar más micropartículas o células levitadas hacia la fuente a lo largo de una determinada trayectoria predefinida, como una línea recta, línea de polilínea, línea de arco o línea de bucle basada en la línea recta y la línea de arco.

Un movimiento arbitrario de parar y avanzar, a saber, captura y transporte, de partículas y células a lo largo de una ruta predefinida en el canal se logró cambiando la frecuencia para cambiar los modos resonantes del PCP y diseñando patrones en las placas de cristal fonónico para construir rutas.

"Al diseñar y diseñar cuidadosamente los campos acústicos utilizando cristales fonónicos o metamateriales en dispositivos de microfluidos, una amplia gama de materiales, partículas las células y los organismos pueden manipularse acústicamente de una manera sintonizable y multifuncional para aplicaciones biomédicas, ", dijo el profesor Zheng.

El estudio fue publicado como sugerencia de los editores en la revista. Revisión física aplicada el 30 de abril.