最近，美國密歇根大學(xué)工程人員開(kāi)發(fā)出一種改良的醫用超聲波，用涂有碳納米管層和彈性材料的透鏡將光轉換為聲波，能將高壓聲波聚焦到極精微的點(diǎn)上，分離一個(gè)細胞。研究人員認為，它有望帶來(lái)一種隱形無(wú)創(chuàng )手術(shù)刀。相關(guān)論文發(fā)表在最近出版的《自然·科學(xué)報告》上。

    論文作者之一、該校電力工程與計算機科學(xué)、大分子科學(xué)與工程教授郭杰（音譯）介紹，目前的超聲波技術(shù)遠不止觀(guān)察子宮，還可用來(lái)粉碎腎結石、切割前列腺腫瘤等。其原理主要是把聲波緊密聚在一起，以產(chǎn)生足夠熱量。但目前的聲波發(fā)生技術(shù)還相對落后。

    一位參與研究的博士生說(shuō)：“強聚焦超聲波技術(shù)的一個(gè)主要缺點(diǎn)是焦斑過(guò)大，達到毫米級，幾厘米的也很常見(jiàn)。所以在一些高精度手術(shù)中，很難定位組織目標，比如在瞄準極細的毛細血管、極薄組織層和細胞結構時(shí)就無(wú)能為力。而我們把聚焦精度提高了100倍。”

    研究小組能將高倍放大聲波聚焦到75×400微米。他們開(kāi)發(fā)的新系統結合了3項功能：將光波轉換為聲波；聚焦聲波到一個(gè)微小點(diǎn)；放大聲波。為制造這種超精細聲波，他們利用聲學(xué)轉換方法，通過(guò)專(zhuān)門(mén)設計的透鏡將光從激光脈沖的形式轉換為高倍放大聲波。透鏡上涂了一層碳納米管和一層叫做聚二甲硅氧烷的彈性材料，碳納米管層能吸收光波產(chǎn)生熱，而彈性層吸熱后會(huì )迅速熱膨脹，從而大大增強了聲波信號，實(shí)現聲波放大。

    由此產(chǎn)生的聲波頻率是人耳聽(tīng)到的聲波頻率的1萬(wàn)倍，它通過(guò)壓力來(lái)爆破或切割，而不是用熱。這種波進(jìn)入身體組織會(huì )產(chǎn)生震蕩波和微泡，對目標施加壓力，瞄準微小的癌瘤、動(dòng)脈斑塊，或向單個(gè)細胞遞送藥物，還可用于整容手術(shù)。在實(shí)驗中，研究人員演示了這種微超聲波手術(shù)能精確分離一個(gè)卵巢癌細胞，還能在1分鐘內將人造腎結石爆出一個(gè)不到150微米的小洞。

    郭杰推測說(shuō)，由于光束聚焦極為精細，能避免碰到神經(jīng)纖維，所以病人在手術(shù)時(shí)可能不會(huì )感到疼痛。“我們相信，它有望作為一種隱形的無(wú)創(chuàng )手術(shù)刀。實(shí)際上沒(méi)什么東西進(jìn)入體內，而只是一束超聲波。但把它聚焦到極其緊密后，就能割開(kāi)一個(gè)細胞。”