无需开刀即可在体内移动细胞的医疗程序具有 独特的优势。从更快的恢复时间到对身体的创伤更小，随着非侵入性治疗技术的发展，不用手术刀进行手术的理由越来越多。
田振华团队的研究让未来可能出现的一种新方法成为现实 。这位机械工程系的助理教授正在使用管状声能来捕获细胞和细菌等微小的生物材料，在不接触的情况下移动捕获的粒子。这项工作为他赢得了 美国国家科学基金会教师早期职业发展计划 (CAREER) 奖，该奖项 专门颁发给有潜力在研究和教育领域成为学术榜样、同时为终身领导奠定坚实基础的早期职业教师。
田的团队将利用该奖项的 649,000 美元资金进一步开发其工作，利用声能创造能够捕获、平移和旋转物体的隐形光束。
三束光优于一束光
到达我们耳朵的声音是通过能量波传播的，但并非所有声音都能被人类听到。即使声能没有携带我们最喜欢的歌曲，它也可以执行其他任务。
田的团队研究了一组这样的声波，即超声波。当研究人员通过一种称为声涡旋束的东西部署这些波时，它会创建一个看不见的空心能量涡旋。这种微型可控能量龙卷风的功能就像镊子一样：当涡旋中心的物体被声能包围时，声波会牢牢地抓住物体。
虽然一束光束可以包围并捕获一个物体，但三束交叉光束共同作用会形成一个小的捕获区域，使悬浮在能量漩涡中的物体能够非常精确地移动。这种三束光束方法可以以不同的方式运用，但其结果是通过声学操作的隐形工具，可以抓取、转动和旋转微小物体。
为了提高物体移动的精度，田的团队还增加了一个机械臂来支撑声波发射器。交叉的光束支撑着粒子，而机器人则沿着路径移动粒子。
声能还可以穿过固体物体，这意味着田团队创造的声束可以穿过肌肉和骨骼而不会切入其中。这可能是实验室工作台上的一个粒子，也可能是某人体内的血凝块。
超越激光和磁铁
田等人已经通过其他方式探索了移动生物物质的非侵入性方法。2018 年 诺贝尔物理学奖 颁给了光镊，开发人员能够使用聚焦光能(本质上是激光)，就像田的团队现在将声学用于生物和生物医学应用一样。然而，当涉及到操纵被不透明屏障(如组织和头骨)遮挡的物体时，光能的效果不如声能。
“使用这种方法，你无法有效地操纵大型物体，”田说。“1 微米的物体可以轻松移动，但对于几毫米的物体，使用激光并不是移动它的有效方法。相比之下，手机的音频输出足以扰乱毫米级的物体。”
田补充道：“声能还可以穿过材料，这意味着声涡旋光束可以穿过障碍物，移动其后面的物体。这对于可能需要非侵入性手术的生物医学应用非常重要。”
人们还探索了利用磁力操纵物体的方法。目前，磁体已用于 磁导针手术 和其他应用，这些方法已取得成功。当然，使用磁力方法要求物体由对磁体有强烈反应的特定材料制成。
田说：“声镊的独特之处在于它可以在多种应用中操纵气相、液相和固相的各种材质的物体。”
利用活细胞进行生物打印
隐形声镊的另一个可能应用是活细胞生物打印。能够精确放置细胞可能是未来实现
开发用于生物医学研究的组织模型
制造再生医学的组织替代品
为立体光刻和喷墨生物打印机等现有技术创造新技术 ，但精度更高
由于CAREER 奖的目标之一 是引领研究和教育的进步，田教授的团队希望将声学研究成果转化为易于使用的工具，以便生物医学研究人员和医生可以随时采用这些工具进行临床应用。田教授的团队希望为世界带来更有效的诊断和治疗方法，他们希望开发出一套方法，为科学和医疗保健提供大量新的应用。
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