إحداث ثورة في معالجة الخلايا: كيف يُشغّل جهاز عرض RGB DLP SM9 من Sicube الجيل التالي من الملاقط البصرية

الضوء كأداة لترويض العالم المجهري

في سعيهم لفهم لبنات الحياة الأساسية، سعى العلماء منذ زمن طويل إلى إيجاد طرق للتحكم بالخلايا بدقة، مثل استخدام "الملاقط" للإمساك بهذه البُنى الهشة أو تحريكها أو فحصها. وقد حققت الملاقط البصرية التقليدية، التي تعتمد على أشعة ليزر مُركزة بدقة (غالبًا ما تكون ضوءًا تحت أحمر بطول موجة 1064 نانومتر)، نقلة نوعية. إلا أنها تواجه قيودًا: مرونة محدودة، ومخاطر تلف ضوئي عالية، وعدم القدرة على التعامل مع مهام معقدة متعددة الخلايا. وهنا يأتي دور جهاز العرض الضوئي أحادي اللون SM9 من Sicube، الذي يُحدث نقلة نوعية، إذ يجمع بين التحكم الديناميكي بالضوء والتوافق الحيوي، مُعيدًا تعريف إمكانيات التحكم الخلوي.

العلم وراء SM9: لماذا يُعد إنجازًا كبيرًا؟

يعتمد جهاز SM9 على تقنية معالجة الضوء الرقمي (DLP)، مدعومًا بشريحة جهاز المرايا الدقيقة الرقمية (DMD). تحتوي هذه الشريحة على ملايين المرايا المجهرية التي تميل بسرعة البرق (تصل إلى كيلوهرتز) لتشكيل الضوء بدقة لا مثيل لها. إليكم ما يميز جهاز SM9:

حقول الضوء القابلة للبرمجة ديناميكيًا
بخلاف مصائد الليزر الثابتة، يُولّد جهاز SM9 أنماطًا ضوئية قابلة لإعادة التشكيل آنيًا. هل تحتاج إلى محاصرة 50 خلية دفعةً واحدة؟ أو توجيه الجسيمات على مسار مُخصّص؟ يتيح نهج SM9 المُعرّف برمجيًا للباحثين إنشاء أي شيء، من مصفوفات مصائد متعددة إلى دوامات ضوئية دوارة، كل ذلك دون الحاجة إلى تعديلات على الأجهزة.

سمية ضوئية منخفضة للعينات الحساسة
يستخدم جهاز SM9 ضوءًا أحادي اللون (مثلًا، أخضر بطول موجة 520 نانومتر أو أحمر بطول موجة 640 نانومتر)، مُحسّنًا لتقليل امتصاص الخلايا للطاقة. وبالمقارنة مع الأنظمة القائمة على الأشعة تحت الحمراء، يُقلل هذا الجهاز من التلف الضوئي بنسبة 30% أو أكثر، مما يجعله مثاليًا للتطبيقات الحساسة مثل أبحاث الخلايا الجذعية أو دراسات شبكات الخلايا العصبية.

دقة دون الميكرون
تميل كل مرآة دقيقة على جهاز DMD بدقة ±12 درجة، مما يتيح التحكم النانوي في الأجسام المحاصرة. عند اقترانها بأهداف عالية الدقة، تحقق SM9 دقة موضعية أقل من 200 نانومتر، مما يجعلها مثالية للتحكم في العضيات أو تجميع البنى الدقيقة.

التوافق مع أطوال الموجات المتعددة
يدعم جهاز SM9 أطوال موجات RGB، مما يسمح للمستخدمين بالتبديل بين الألوان لأداء مهام مختلفة. على سبيل المثال، قد يحتجز الضوء الأخضر (520 نانومتر) الخلايا، بينما قد يُحفز الضوء الأحمر (640 نانومتر) استجابات ضوئية وراثية - كل ذلك في التجربة نفسها.

التطبيقات: من فضول المختبر إلى التأثير في العالم الحقيقي

إن تعدد استخدامات SM9 يفتح الأبواب في مجال الطب الحيوي:

أبحاث السرطان

ميكانيكا الخلية الفردية: تطبيق قوى بمقياس بيكون نيوتن على الخلايا السرطانية لقياس صلابة الغشاء، مما يكشف عن أدلة حول النقائل.
فرز الخلايا النادرة: عزل الخلايا السرطانية المنتشرة (CTCs) من عينات الدم باستخدام حقول الضوء المنقوشة، مما يعزز كفاءة خزعة السائل.

الطب التجديدي

هندسة الأنسجة ثلاثية الأبعاد: توجيه الخلايا إلى شبكات أو عضويات تشبه الأوعية الدموية باستخدام هياكل محددة بالضوء.
دمج الخلايا: استخدام نبضات الضوء عالية الكثافة لدمج الخلايا (على سبيل المثال، إنشاء خلايا هجينة لإنتاج الأجسام المضادة) مع الحد الأدنى من الإجهاد.

علم الأعصاب

التوجيه المحوري: قم بتوجيه مخاريط نمو الخلايا العصبية باستخدام أنماط الضوء الديناميكية لدراسة الدوائر العصبية في الدماغ.
التسليم الدقيق: ضع الجسيمات النانوية المحملة بالدواء بجوار الخلايا المستهدفة للتحكم في الإطلاق.
دراسة حالة: SM9 في العمل

استخدم فريق من معهد ماكس بلانك مؤخرًا جهاز SM9 لبناء نسيج دقيق للقلب وظيفي. من خلال ترتيب خلايا عضلة القلب في شبكة نابضة بدقة موجهة بالضوء، تمكنوا من محاكاة انقباضات عضلة القلب في المختبر، ما يمثل قفزة نوعية نحو إنتاج أعضاء مستنبتة في المختبر. يُسلط عملهم، المنشور في مجلة Science Advances، الضوء على دور SM9 في تسريع هندسة الأنسجة.

SM9 مقابل الملاقط البصرية التقليدية: ميزة واضحة
ميزة الملقط التقليدي SM9 DLP System
مرونة نمط الضوء مصائد فردية/متعددة ثابتة قابلة للتخصيص بالكامل في الوقت الفعلي
خطر الضرر الضوئي مرتفع (ليزر الأشعة تحت الحمراء) منخفض (تحسين الضوء المرئي)
القدرة على تعدد المهام محدودة الأجهزة، مدفوعة بالبرمجيات، جاهزة للأوضاع المتعددة
قابلية التوسع تقتصر على الهندسة البسيطة وتدعم الهياكل ثلاثية الأبعاد المعقدة
المستقبل: أذكى، ألطف، وأسرع

جهاز SM9 ليس مجرد أداة، بل منصة للابتكار. فمن خلال دمج التعلم الآلي، يمكن للباحثين أتمتة فرز الخلايا بناءً على تغذية راجعة فورية للتصوير. وباقترانه بالمجهر فائق الدقة، قد يُمكّن الجهاز من إجراء "جراحة نانوية" على خيوط الحمض النووي الفردية. ومع تطور علم الأحياء التركيبية والطب الشخصي، ستزداد أهمية قدرة SM9 على التحكم بالحياة على المستوى المجهري.