声镊通过声波与目标物体之间的动量交换来操纵目标物体的运动，能够深入穿透组织并产生强大的声辐射力，其性能优于光镊和磁镊，是体内细胞操作的理想工具。中国科学院深圳先进技术研究院（SIAT）郑海荣教授领导的研究团队最近开发出一种新型声镊--相控阵全息声镊系统（PAHAT）--它基于一个能够产生可调三维体声波的高密度平面阵列换能器。研究人员希望该系统能实现药理学版的"心灵遥感"。

使用 PAHAT 对细胞进行体内操作的示意图。资料来源：SIAT

这项研究最近发表在《自然-通讯》（Nature Communications）杂志上。

相控阵全息声镊系统示意图。资料来源：SIAT

由于各种组织、器官、骨骼、血管和血流的特性各不相同，体内环境极其复杂。如此复杂的环境带来了巨大的挑战：如何利用声学方法"捕获"细菌，使其对肿瘤产生治疗效果？

研究小组利用全息声场研究了复杂环境中的动态目标操控。他们随后开发了一种高密度超声换能器阵列，从而能够产生强大的梯度声场，并实现精确的时空控制。

使用 PAHAT 在体内操纵细胞的设置图。资料来源：SIAT

随后，研究人员利用基因编辑技术在细菌细胞中创建了亚微米级的气泡，从而提高了它们对声波的敏感度。在声场辐射力的影响下，这些基因工程细菌形成了菌簇。通过将显微成像与 PAHAT 相结合，研究人员在活体小鼠体内实现了对细菌集群的精确操纵，从而展示了一种在癌症治疗中进行靶向药物递送和细胞疗法的可行方法。

该研究的共同通讯作者马腾教授说，研究人员可以"精确控制细菌按照预定路径到达病灶"，而该研究的共同通讯作者严飞教授则说，这种操纵技术改善了肿瘤内的菌群聚集，从而有效减缓了肿瘤的生长。

郑教授说："PAHAT实现了对生物体内细胞的非接触式精确操控。结合功能细胞和细胞球体，它在免疫疗法、组织工程、靶向给药等领域具有巨大潜力"。