迩来，来自马克斯-普朗克分子细胞生物学和遗传学斟酌以是及卡尔斯鲁厄理工学院的通过正在激光扫描流程中运用对称性闭连解耦激光加热和热活动指示两者之间的闭连，告终了准恒温漫衍场下线虫胚胎正在编造中的定向活动。该ISO-FLUCS本领希望成为生物学和资料科学中温度敏锐编造中光学操作的新模范。

　　微纳操控本领正在资料科学、胶体物理学和性命科学等界限被通俗操纵。光学指示的热粘性流，也被称为聚焦光指示的细胞质流（FLUCS），即是近年备受注意的微纳操控本领之一。其道理是基于热膨胀和温度惹起的粘度转变之间繁复的互相功用爆发的热粘性流，通过映照样品的红表激光聚焦爆发的个别加热，导致流体密度和粘度的转变，从而激励个其余液体活动以及传输流程，以用于支配细胞和发育中胚胎的细胞质。FLUCS拥有爆发定向流的上风，并节减了侵入性和直接的接触式把握，于是对生物医学斟酌有着主要操纵价格。然而，正在FLUCS中不朽情缘eLight·封面 准恒温境遇下的生物光流控，个别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编造有较大的影响，如热敏锐的哺乳动物细胞、可热降解的卵母细胞、热治疗的鳃构造等，于是给FLUCS的操纵带来了极阵势部。

　　正在本文中，作家斟酌了利用分步扫描的办法将激光指示爆发的活动和加热分分开来。正在环绕所需轨迹对称漫衍的地方离别引入了附加的反宗旨途径，使得正在感趣味的区（ROI，即标的区域）内的温度漫衍愈加平均。进一步地，作家还按照上述的对称闭连正在多达三个差异的标准上（即三条激光扫描线）实行扫描，能够导致个其余温度漫衍愈加平均，同时也能爆发定向活动，而且这些活动的途径根本上没有改动(图1c) 。别的恒温，表部还利用了帕尔贴来冷却样品到达其所需的温度。作家实践注明恒温，这种称之为等温FLUCS (ISO-FLUCS)的本领，明显的下降了激光加热的影响，同时能告终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，验证了该编造的功用。鉴于其不光大大节减了加热导致的温度漫衍不服均的影响，还保存了FLUCS的苛重特征（定向、多成效、非侵入性、触觉），ISO-FLUCS希望成为生物学和资料科学中高温敏锐编造中光学操作的新模范。

　　图1：a. FLUCS安装的光道，不妨同时成像并指示细胞正在液体中的活动不朽情缘。指示细胞活动的红表激光束通过声光偏转器(AOD)实行X/Y扫描，并映照到二向色镜上，从而与成像的光道联络到沿途。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。激光映照正在ROI内导致温度升高爆发定向活动。同时，ROI通过接连到高导电蓝宝石玻片上的帕尔贴元件对悉数样品实行加热或冷却。b. 通过沿单条线反复扫描红表激光爆发的模仿温度漫衍。c. 两步扫描形式平均地加热悉数ROI的模仿温度漫衍。

　　为了正在不爆发大温度梯度的情景下还能获取古板FLUCS的本能，有需要将温度与热粘性流的引入实行解耦。告终这个标的的措施之一即是创筑特殊的扫描途径正在更大的区域内使温度平均化。热粘性流的速率苛重取决于激光沿特定途径扫描的频率，而不是取决于激光加热的速率。于是，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局限。这种占空比的有用下降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。

　　正在上述根本计划的指点下，作家最初索求了单激光热门扫描形式下中红表荧光引发以及螺旋图案惹起的强度和温度漫衍（图2a-d）。随后作家重心斟酌了正在多个激光加热门的情景下，多个热门的别离度和爆发的温度漫衍之间的影响，当不推敲光斑的简直参数时，最终得出，两个加热门之间的最佳隔绝为5.6微米（图2e-f）。

　　接下来必要策画时候上的扫描序列不朽情缘，该策画有两点哀求：（1）正在一个扫描周期内以无其余频率平均加热所需的全清点，（2）如故不妨指示出所需的定向流场。同时还必要提神恒温，扫描的频率必要足够高，使得正在两个相联的周期内拜访统一个点之间的时候延迟要鲜明低于热粘性景色的特色时候标准不朽情缘。于是恒温，作家提出了一种由七条平行等距线构成的简略的ISO-FLUCS的形式（如图3），而且仅正在中心的那条线上指示定向流场。

　　图2：a. 罗丹明B闪现于红表激光时的时候均匀荧光图像。b. 甘油/水溶液中罗丹明B的荧光衡量出来的温度弧线。c. 由螺旋图案惹起的模仿温度漫衍和d相应的温度直方图。e. 由睡觉正在差异别离隔绝的两个热门爆发的模仿温度漫衍。相应的强度截面显示，正在约莫5.6微米的别离隔绝时，ROl内的温度漫衍相对平均。f面板e中ROl内衡量的温度漫衍的模范差举动热斑之间别离隔绝的函数不朽情缘，注脚最佳隔绝为5.6微米。g. 多个热门情景下由螺旋图案惹起的模仿温度漫衍和h相应的温度直方图。

　　为了确定ISO-FLUCS的本能能否与古板的FLUCS的本能相般配，作家实行了实践验证（如图4）。遵照实践中粒子轨迹与场的漫衍（图4a，e）能够挖掘，ISO-FLUCS中表部四极（四条扫描线）的加热后果简直齐备被贬抑，而且爆发了与单极加热相雷同的场对称性。实践中还对场中粒子的速率实行了衡量（图4b，f），能够挖掘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轻易的治疗（图4i，j）。结果为了阐明ISO-FLUCS的卓异性，和古板的FLUCS比拟，能够挖掘正在ROI内的温度边界明显的被平均化（图4c，d，g，h恒温，k，l）。

　　除此除表，作家正在能保存ISO-FLUCS的特色的根柢上，还索求了更繁复的扫描形式。而且正在实践上告终了正在体内支配线虫的细胞质。从而更进一步的验证了ISO-FLUCS的卓异性，并为温度敏锐性样本的操控供应了一种新的办法。

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