Net als teleportatie, klonen en onzichtbaarheid zijn trekstralen een van die oude sciencefictionfilmclichés waarvan velen van ons zouden willen dat ze echt waren. Maar sommige onderzoekers van het MIT hebben zojuist een geminiaturiseerde trekstraal uitgevonden die klein genoeg is om op een chip te passen. Hoewel het nog niet een heel slagschip kan trekken zoals in Star Wars, kan het nog steeds biologische deeltjes zoals cellen en DNA manipuleren.
MIT heeft een op chips gebaseerde optische trekstraal gemaakt die een doordringende straal op meer dan 5 millimeter van het chipoppervlak focust. Dit klinkt misschien niet zo veel, maar het is een game-changer vergeleken met eerdere geïntegreerde "optische pincetten" die alleen binnen een paar micron van de chip konden werken. Deze oude methoden verwijderden in wezen cellen uit steriele glazen containers (vaak gebruikt in biologische experimenten) en plaatsten ze direct op het oppervlak van de chip, waardoor het risico op besmetting groter werd.
Deze doorbraak verandert deze beperkingen. Het bredere apparaat van MIT kan biologische monsters nauwkeurig opvangen en er doorheen bewegen door glas, terwijl ze worden afgesloten in een standaard dekglaasjecontainer. Het gehele proces wordt schoon en steriel gehouden.
Wat de werking van de microtractorbundel betreft, deze is afhankelijk van een silicium fotonische component die een geïntegreerde optische phased array wordt genoemd. Het maakt gebruik van halfgeleiderproductieprocessen om reeksen kleine antennes op chips te creëren. Samen kunnen deze antennes een gefocusseerde straal vormen en richten door simpelweg de timing van het lichtsignaal aan te passen dat elk antenne-element aanstuurt.
Volgens het team is het systeem “ordes van grootte beter dan eerdere demonstraties”, zoals in een persbericht van MIT wordt opgemerkt.
Een andere grote verbetering is dat dit nieuwe systeem voor het eerst de trekstraalfunctionaliteit reduceert tot spanengrootte. Typische ontwerpen voor hetzelfde doel zijn niet alleen beperkt qua omvang, maar ook behoorlijk omvangrijk, waardoor er een grote microscoop in het laboratorium moet worden geïnstalleerd en meerdere apparaten om het licht vorm te geven en te regelen.
Om hun uitvinding te testen, gebruikten de MIT-ingenieurs de chip eerst om kleine polystyreenbolletjes (de referentiedeeltjes die in de experimenten werden gebruikt) te vangen en te manipuleren. Toen dat eenmaal werkte, gingen ze verder met het vangen en verplaatsen van levende kankercellen.
Hoewel het zich nog in de beginfase bevindt, is de potentiële impact ervan op biologisch onderzoek en zelfs klinische toepassingen enorm. Deze straal kan worden gebruikt om DNA te analyseren, cellen te classificeren, de mechanismen van ziekten te bestuderen en te worden gebruikt in een verscheidenheid aan nieuwe experimentele en diagnostische hulpmiddelen.
De onderzoekers hopen ook het systeem te blijven verbeteren, met als doel het toevoegen van een instelbare bundelfocus, het gelijktijdig gebruiken van meerdere vangpunten en het toepassen ervan op verschillende biologische systemen.