【2024年11月20日】单波束声镊操控微粒和微流体理论与技术

讲座人介绍

龚志雄，副教授，国家级青年人才获得者。目前就职于上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院、海洋智能装备与系统教育部重点实验室、海洋工程全国重点实验室，担任硕士/博士生导师，荣获国家优秀青年基金（海外）、2023年度“小米青年学者”称号、法国国际人才基金，从事物理声学、超声操控微粒和微流体和水声工程等声学交叉领域研究。目前担任SCI源期刊Sound & Vibration期刊编委、SCI源期刊Nanotechnology and Precision Engineering青年编委，第十一届中国造船工程学会船舶力学学术委员会振动与噪声学组委员(2023-2028年)。在物理、海洋声学领域和Nature Commun.等权威期刊发表SCI论文27篇，出版英文专著1部，受邀在美国声学学会（ASA）、国际超声大会（ICU）、美国物理学会（APS）、中国声学学会、瑞典Lund University生物医学工程学院, 中科院深圳先进技术研究院，水声技术全国重点实验室等国内外会议论坛作邀请报告10余次。

报告主题

高精度选择性操控单个细胞在生殖细胞优选、细胞力学测量、细胞装配等应用领域具有巨大经济效益和广泛受益群体。目前采用的微管技术利用毛细管内外压力差吸附细胞膜来操控和移动单个细胞，但机械形变可能损伤细胞、物理接触易造成交叉污染，威胁着目标生物颗粒的优选质量和生物活性。声镊技术作为一种低成本、非接触、生物兼容性好的超声非侵入式操控手段，有望为单细胞操控应用领域提供一种新范式。本报告聚焦单波束声镊理论与技术，提出一种空间声场能量高度聚焦的涡旋声场，发展任意声场入射下三维声辐射力理论和角谱法数值计算模型，设计与制备基于MEMS技术的高频超声换能器（e.g., 47MHz），通过集成显微平台成功实现对单个人体活细胞的非接触、选择性捕获和移动操控，验证优选后的细胞仍具有正常分裂增殖能力。此外，提出基于声涡旋的同步声镊原理和模型，为实现少量细胞精准组装提供一种新方法。最后，考虑高频超声吸收效应增加引起的体积声流效应不利于细胞捕获，发展了高次谐波条件下声流源项理论，为单细胞选择性操控实验设计提供依据。