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A theoretical framework for dynamic cell patterning and synchronization using optical tweezers
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AI
DOI：10.1140/epjp/s13360-025-06403-z.png)
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摘要
En 中文
细胞图案化是生物医学工程中的一项关键技术，能够实现对细胞和颗粒的精确空间排列，适用于组织工程、干细胞分化及生物传感器等应用。尽管传统的模板图案化和微接触印刷等方法缺乏对细胞位置的动态控制，但近年来出现的介电电泳（DEP）、声镊、磁操纵和光镊等技术提供了更高的精度。然而，同步细胞群图案化仍是一项重大挑战。本研究聚焦于利用光镊进行动态细胞图案化，重点强调同步细胞群内细胞位置的问题。我们分析了同步误差——定义为两细胞间的位置差分误差——及其对整体细胞群构型的影响。提出了一种新型反馈位置控制器，整合位置误差与同步误差，确保误差渐近收敛至零。仿真结果表明，该方法显著提高了精度，相较于传统的非同步方法，将最大同步误差从1.31 μm降至0.275 μm（降低79%），最大位置误差从2.12 μm降至1.43 μm（降低33%）。通过实现对复杂、可重构细胞排列的精确且可扩展控制，本研究推动了细胞图案化领域的发展，并为药物筛选、疾病建模和类器官开发等应用开辟了新的可能性。
Keyword:
BIOLOGICAL CELLS
MANIPULATION
DIELECTROPHORESIS
期刊
IF:
4.8
论文数:
1.8W
被引数:
4.7W
机构
引用论文
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