芯片实验室形状记忆夹持器：可抓取人体细胞与类器官

在实验室中培养的活细胞与组织，是科学家研究基础生命机制、测试新型药物的关键工具。利用人体干细胞在芯片上培育微型器官，未来甚至可帮助医生开展个性化治疗测试。

近日，研究人员研发出一款芯片实验室（Lab-on-a-Chip），为这类系统新增了一项重要功能：低功耗微夹持装置，可将细胞或被称为类器官的微型器官模型固定住。这款兼容CMOS工艺的芯片实验室，集成了形状记忆微夹持器与可检测神经递质等分子的化学传感器。该微笼阵列芯片已于2月18日在旧金山举办的IEEE国际固态电路会议（ISSCC）上正式发步（https://submissions.mirasmart.com/ISSCC2026/Itinerary/Login.aspx）。

致力于这款多功能系统的研究人员希望，它能用于感知与操控不同尺寸的生物样本，并有望辅助引导干细胞分化形成类器官 —— 这类样本常用于基础生物学研究与药物研发。例如，在芯片实验室中培养神经类器官，可以帮助生物学家研究大脑发育，以及化学物质或药物对其产生的影响。笼状夹持器可固定样本，或将不同组织样本相互靠近，以促进其发育。

直接在芯片上构建生物电子系统极具吸引力，因为这能轻松集成多种功能，包括化学传感、电信号传感与刺激、物理操控等。但苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）的电气工程师Adam Wang表示，在CMOS芯片上操控生物样本并非易事。举例来说，光镊和声镊可能会产生热量；而介电泳技术中用于驱动运动的电场，又会因细胞和组织培养液中高浓度离子而被削弱。这些方法还需要持续供电。Adam Wang代表未能到场的第一作者学生Zhikai Huang展示了此项研究成果。

微笼工作原理

这款苏黎世联邦理工学院（ETH）的芯片集成了微型夹持器，用于“笼住”生物样本。这些夹持器基于形状记忆合金制造，这是一种层状金属结构，可根据电信号改变形状，并且在无需额外供电的情况下保持形状不变。

芯片上集成了9组微笼阵列，同时配有控制电极和化学传感电极。在阵列的每个位置，三种不同尺寸的微笼像同心花瓣一样嵌套在一起，其臂长分别为100、150和280微米。最小的可用于抓取单个细胞，最大的则设计用来抓取整个类器官。

这些夹持臂由铂和钛交替层叠制成。三种不同尺寸的夹持臂各配有独立控制电极。根据电信号的极性与强度，夹持臂会向上弯曲收拢，或是平展回到芯片表面。电信号通过改变铂的电化学状态来触发动作。一旦微笼变形，无需持续供电即可保持形状，直到再次收到电信号才会打开或闭合。该阵列还集成了由金、铂、钯制成的电化学传感器电极。Wang表示，采用不同特性的电极材料可以提升系统灵敏度。并且所有这些材料都能在电解液中稳定工作，包括实验室里用于维持细胞和组织存活的细胞培养液。

在会议上，Wang展示了该芯片的电路设计，以及利用微笼夹持玻璃微珠、并测量亚铁氰化物浓度的初步测试结果 —— 亚铁氰化物是常用于测试芯片实验室传感器的化学物质。研究团队下一步希望验证：该阵列能够轻柔地操控生物细胞和类器官，并检测神经递质等生物化学物质。Wang表示，未来版本的CMOS平台可集成更多电极，用于神经细胞的电信号传感与刺激。

翰科天成是一家专注建筑企业服务的公司，可以为您做资质认证、升级、延期、职称办理等一系列专业服务，我们拥有经验丰富的专业团队，为您提供最优质、最贴心的服务，从材料准备到审核通过，我们为您全程跟踪，及时反馈进度。对您的企业信息和相关资料做到严格保密，确保您的权益不受侵害。欢迎咨询您在翰科的专属顾问！

各类项目执行联系人

施工、设计资质升级、增项、陈述材料，申报指导把关、企业资质日常维护、企业重组、资质合并、分立、平移申报指导

联系人：慕先生 手机/微信：13810655131

赵女士 手机/微信：13911686953

      张先生 手机/微信：13488839388

企业资质升级、增项及企业重组分立合并资质平移、具有资质的企业转让和收购

联系人：张先生  手机/微信：13488839388

         张先生  手机/微信：13241789110

水利企业/公路企业/通信企业/电子与智能化企业资质升级、新办、增项         

联系人：张女士  手机/微信：18813051549

钢结构企业/电力企业/机电企业/铁路企业资质升级、新办、增项         

联系人：王先生  手机/微信：18607495660

民航企业资质新办、增项、升级，河北企业资质新办、增项、升级

联系人：张先生  手机/微信：13241789110

建造师/工程师/技术工人/现场管理人员聘用

联系人：梁女士  手机/微信：15810137315