光電鑷(OET)是一種基于光誘導介電泳原理的微納操控技術,其通過光控圖案在光電材料表面激發非均勻電場,從而實現對微米/納米級物體(如細胞、微粒)的非接觸精準操控。其應用涵蓋特定微粒篩查、微物體陣列化排布、分離與運輸等場景,在生物醫療、微納加工、生化傳感及微納米機器人等領域具有重要價值。在醫療領域,光電鑷技術可高效支持單細胞分析、藥物篩選與生物檢測等關鍵環節。
2005年,該技術由美國加州伯克利大學吳明教授團隊發明,后被布魯克細胞分析公司(Brookhaven Instruments)商業化。自此,光電鑷設備長期被國外廠商壟斷,單臺儀器設備售價超千萬元。
近期,一家國產黑光光電鑷企業引起動脈網的注意。其公眾號介紹里赫然寫著——
“開發出全球首個黑光光電鑷系統”
“產生強度是傳統光鑷5倍以上的有效捕獲力”
要知道,國外壟斷光電鑷技術二十余年,這家成立于2024年的企業一來就“開大”,直接開辟了全新技術路徑。帶著好奇,動脈網專訪了芯珖生物創始人王澤勇,解碼首個黑光光電鑷系統。
芯珖生物創始人王澤勇
01
從半導體跨界而來的破局者,用黑光技術重構光電操控邏輯
王澤勇擁有高分子材料專業背景,曾深耕半導體制造、精密PCB生產、機械生產等領域。多學科背景的融合讓他對光電鑷設備的底層邏輯有著深刻理解。“在半導體行業,我們常常需要精確操控納米級別的物質,這種經驗為光電鑷技術的研發奠定了基礎。” 他提到。
“當時國內僅頂尖高校和科研機構能負擔美國進口光電鑷設備,市場滲透率不足10%,但需求極為旺盛。”抱著“普惠科技助力,全球科研——芯珖生物,讓每家科研機構都能用的上的高性價比設備”的企業愿景,王澤勇組建了一支十余人的跨學科團隊,成員涵蓋半導體、癌細胞生物信息學、納米材料光催化及軟件工程等領域。團隊僅用半年即成功開發出首臺黑光光電鑷系統樣機。
芯珖生物的黑光光電鑷系統樣機
王澤勇告訴動脈網,當前市面上的光電鑷設備可分為科研版和商用版。二者區別在于科研版的用戶是高校實驗室、科研院所,側重于原理驗證或基礎研究,常結合數字微流控、液滴微流控、倒置光學成像等技術手段進行操作;商用版用戶是生物醫藥企業、臨床機構,需要高通量標準化操作,使用中常搭載多種配套設備,集成化與自動化程度要求遠高于科研版。總體而言,光電鑷技術在國內仍屬新興領域,僅在頂尖高校和實驗室使用,市場尚未充分拓展。
黑白光電鑷 試樣圖片
黑光光電鑷技術與傳統白光技術不同,顧名思義,“黑光”命名源自其突破性的不可見光調控技術。通過特殊波長組合和偏振控制及獨特的芯片設計,系統可在不損傷生物樣本的前提下產生高強度捕獲力,實現了 “黑光吸引、白光排斥” 的全新操控模式。并且“暗場操控”特性確保操作全程不干擾明場成像,真正達成“邊操作邊觀”。
“白光能做的黑光也能做,并且黑光因為吸引特性,在細胞融合等場景更具優勢,尤其適用于農業育種等方向。”王澤勇解釋道,黑光光電鑷能在細胞周圍形成磁場,如同用“車子”包裹細胞并控制其移動,非接觸式操作將細胞損傷率降至1%以下,并實現1um-100um全尺度微粒操控。而傳統光鑷僅能作用于1um以下的粒子,芯珖黑光系統的有效捕獲力達傳統光鑷的5倍以上。
未來,黑光光電鑷可應用于單細胞級線粒體移植、納米藥物精準遞送等超精細操作。特別是在干細胞重編程領域,其能對細胞核與細胞質進行非對稱操控,為細胞命運調控研究開辟了新路徑。并且,該技術還可整合現有檢測平臺,顯著提升抗體篩選效率,增加藥物開發下游成功率。
02
集微流控、光鑷、光電鑷、光流控于一體,打造全鏈條解決方案
在光電技術領域,數字微流控、光鑷、光電鑷、光流控等技術通常由不同公司獨立開發。芯珖生物率先實現上述技術的集成創新,成為國內少數擁有全鏈條技術儲備的企業之一。
“疫情期間,數字微流控技術在新冠檢測中展現出巨大價值,讓我們意識到技術融合的重要性。” 王澤勇指出,芯珖的設備不僅具備傳統光鑷的分子級操控能力,更通過黑光技術實現了細胞融合、農業育種等復雜功能。這種多技術整合優勢已在實踐中顯現:例如在抗體藥物研發中,設備可高通量并行操控數百個細胞,結合AI大模型分析熒光信號,顯著提升研發效率。
目前,芯珖生物的科研版設備已完成技術驗證,商用版預計1-2年內完成研發,3-5年實現市場普及。其黑光光電鑷系統的光學模塊、芯片等核心部件均已國產化,整機國產化率達100%,產品價格較同類設備降低20%-30%。
商業化方面,芯珖生物已構建“設備銷售打開入口 → 耗材綁定用戶粘性 → 軟件服務挖掘數據增值”的三級盈利引擎。一是設備層,科研版與商用版并行;二是耗材層,利用高頻更換的芯片(每用2~3次就要更換)形成持續現金流;三是軟件層,通過迭代與定制合作收費。
歷經二十年海外技術壟斷的封鎖,以芯珖生物為縮影的國產光電鑷企業破繭而出,向世界宣告:曾高懸于頂尖實驗室的微納操控“圣杯”,正化作中國生物醫療產業升級的基石引擎。
參考資料:
1、《全球首創:黑光光電鑷顛覆性微操作技術》,芯珖生物
2、《一文告訴你為何選擇芯珖生物的國產光電鑷》,芯珖生物
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