比来，来自马克斯-普朗克分子细胞生物学和遗传学研商于是及卡尔斯鲁厄理工学院的通过正在激光扫描历程中应用对称性联系解耦激光加热和热滚动向导两者之间的联系，告竣了准恒温漫衍场下线虫胚胎正在编造中的定向滚动。该ISO-FLUCS技艺希望成为生物学和原料科学中温度敏锐编造中光学操作的新轨范。

　　微纳操控技艺正在原料科学、胶体物理学和人命科学等界限被通常运用。光学向导的热粘性流，也被称为聚焦光向导的细胞质流（FLUCS），便是近年备受注意的微纳操控技艺之一。其道理是基于热膨胀和温度惹起的粘度蜕化之间庞大的彼此影响形成的热粘性流恒温，通过照耀样品的红表激光聚焦形成的限度加热，导致流体密度和粘度的蜕化，从而激励限度的液体滚动以及传输历程，以用于使用细胞和发育中胚胎的细胞质南宫28。FLUCS拥有形成定向流的上风，并裁减了侵入性和直接的接触式驾御，以是对生物医学研商有着要紧运用代价。然而，正在FLUCS中，限度激光扫描会导致生物样品的温度扰动（图1b），这或许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、热调治的鳃构造等，以是给FLUCS的运用带来了极大节造。

　　正在本文中，作家研商了利用分步扫描的格式将激光向导形成的滚动和加热分脱节来。正在环绕所需轨迹对称漫衍的地方辨别引入了附加的反倾向道途，使得正在感兴致的区（ROI，即方针区域）内的温度漫衍加倍匀称。进一步地，作家还按照上述的对称联系正在多达三个区此表标准上（即三条激光扫描线）举办扫描，能够导致限度的温度漫衍加倍匀称，同时也能形成定向滚动，而且这些滚动的道途基础上没有转化(图1c) 。其它，表部还利用了帕尔贴来冷却样品到达其所需的温度。作家测验声明，这种称之为等温FLUCS (ISO-FLUCS)的技艺，明显的下降了激光加热的影响，同时能告竣线虫胚胎的热粘性定向滚动，并远远逾越其内源性滚动的速率，验证了该编造的影响。鉴于其不光大大裁减了加热导致的温度漫衍不匀称的影响，还保存了FLUCS的紧要特性（定向、多成效、非侵入性、触觉）南宫28eLight·封面 准恒温境遇下的生物光流控，ISO-FLUCS希望成为生物学和原料科学中高温敏锐编造中光学操作的新轨范。

　　图1：a. FLUCS装备的光道，可能同时成像并向导细胞正在液体中的滚动。向导细胞滚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，从而与成像的光道纠合到一同。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内导致温度升高形成定向滚动。同时，ROI通过相连到高导电蓝宝石玻片上的帕尔贴元件对悉数样品举办加热或冷却南宫28南宫28。b. 通过沿单条线反复扫描红表激光形成的模仿温度漫衍。c. 两步扫描形式匀称地加热悉数ROI的模仿温度漫衍。

　　为了正在不形成大温度梯度的境况下还能得回古板FLUCS的本能，有须要将温度与热粘性流的引入举办解耦。告竣这个方针的要领之一便是创筑卓殊的扫描道途正在更大的区域内使温度匀称化。热粘性流的速率紧要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。以是，能够加快主扫描形式（即沿着定向流速的倾向），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给空间，从而能够正在给定的占空比内将加热扩散到更大的区域，有用地使温度匀称化。

　　正在上述基础计划的指引下，作家起首研究了单激光热门扫描形式下中红表荧光勉励以及螺旋图案惹起的强度和温度漫衍（图2a-d）。随后作家中心研商了正在多个激光加热门的境况下，多个热门的星散度和形成的温度漫衍之间的影响，当不推敲光斑的全体参数时，最终得出，两个加热门之间的最佳间隔为5.6微米（图2e-f）。

　　接下来需求计划时期上的扫描序列，该计划有两点央求：（1）正在一个扫描周期内以相像的频率匀称加热所需的总共点恒温，（2）仍然可能向导出所需的定向流场。同时还需求戒备，扫描的频率需求足够高，使得正在两个持续的周期内拜望统一个点之间的时期延迟要光鲜低于热粘性景象的特质时期标准。以是，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向导定向流场。

　　图2：a. 罗丹明B走漏于红表激光时的时期均匀荧光图像。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. 由睡觉正在区别星散间隔的两个热门形成的模仿温度漫衍。相应的强度截面显示，正在约莫5.6微米的星散间隔时，ROl内的温度漫衍相对匀称。f面板e中ROl内衡量的温度漫衍的轨范差举动热斑之间星散间隔的函数，解说最佳间隔为5.6微米。g. 多个热门境况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，作家举办了测验验证（如图4）。依照测验中粒子轨迹与场的漫衍（图4a，e）能够展现，ISO-FLUCS中表部四极（四条扫描线）的加热效率简直十足被抑低南宫28，而且形成了与单极加热相犹如的场对称性。测验中还对场中粒子的速率举办了衡量（图4b，f），能够展现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，可是速率能够通过激光的功率很轻易的调治（图4i，j）。最终为了证实ISO-FLUCS的杰出性，和古板的FLUCS比拟，能够展现正在ROI内的温度领域明显的被匀称化（图4c，d，g，h恒温，k，l）。

　　除此以表，作家正在能保存ISO-FLUCS的特质的根源上，还研究了更庞大的扫描形式。而且正在测验上告竣了正在体内使用线虫的细胞质。从而更进一步的验证了ISO-FLUCS的杰出性，并为温度敏锐性样本的操控供给了一种新的格式。

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