一种基于光热扩散泳的光镊装置及微粒的操控方法

摘要

本发明公开一种基于光热扩散泳的光镊装置及微粒的操控方法，光镊装置包括：样品池，样品池包括底部的玻璃基底；光热材料层，设置在玻璃基底上；光束发射装置，其发射的光束通过样品池底部的玻璃基底射入到光热材料层表面。本发明利用光束发射装置发射的光束通过样品池底部的玻璃基底射入到光热材料层表面形成光斑中心，产生光热效应，激发局域温度梯度场，在局域温度梯度场的作用下样品池中的微粒产生热泳效应，在不需要内建电场参与的情况下，实现对微粒的捕获与大范围操控。与现有不具有普适性的利用电场力的热电光镊装置相比，本发明提供的光镊装置结构简单，具有极低的光功率密度要求，操控对象不局限于带电微粒，具有普适性。

说明书

技术领域

本发明涉及光镊技术领域，尤其涉及一种基于光热扩散泳的光镊装置及微粒的操控方法。

背景技术

自1969年Ashkin使用高数值孔径的物镜首次实现对介电微球的光学捕获后，光镊技术得到了快速的发展，特别是在生化等前沿领域，对于单个纳米粒子的研究方面作出了卓越的贡献，加深了人类对于纳米世界的了解，因此，在2018年，光镊技术被授予诺贝尔物理学奖。

然而，传统光镊由于受到衍射极限以及光热效应的影响，对于纳米微粒或单个生物分子的捕获较为困难。虽然基于纳米金属材料的表面等离激元光镊可以突破衍射极限，将亚波长尺寸的纳米微粒俘获到金属结构附近，但是此种方式仅仅能够实现微粒的小范围的束缚，即局限在金属纳米结构附近，位置相对固定，很难实现微粒的大范围操控。而在2018年，美国德州大学奥斯汀分校发明了一种新型热电光镊技术，此种热电纳米光镊通过加入阳离子表面活性剂，构建光热致内建电场，从而对于带电纳米颗粒实现捕获以及大范围操控。然而，此种新型光镊仍有其局限性，首先，阳离子表面活性剂的使用会产生表面吸附作用，使被操控微粒的表面改性；其次，电场力对颗粒的捕获不具有普适性，由于是光热致电场所主导，其操控目标仅仅局限于带电纳米微粒，限制了纳米光镊技术在生物医学领域的应用。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于光热扩散泳的光镊装置及微粒的操控方法，旨在解决现有热电光镊装置不具有普适性、操控目标局限于带电纳米微粒的问题，进而拓展光镊技术的应用范围。

本发明的技术方案如下：

本发明的第一方面，提供一种基于光热扩散泳的光镊装置，其中，包括：

样品池，所述样品池包括底部的玻璃基底，所述样品池用于容纳待操控微粒；

光热材料层，所述光热材料层设置于所述玻璃基底上；

光束发射装置，所述光束发射装置发射的光束通过样品池底部的玻璃基底射入到所述光热材料层表面。

可选地，所述光束发射装置包括：激光器和位于所述激光器出射光方向上的扩束透镜组。

可选地，所述基于光热扩散泳的光镊装置还包括：物镜；所述光束发射装置发射的光束依次通过所述物镜、所述样品池底部的玻璃基底射入到所述光热材料层表面。

可选地，所述基于光热扩散泳的光镊装置还包括：

带通反射镜，所述光束发射装置发射的光束经过所述带通反射镜射入到所述物镜中；

图像传感器，光热材料层表面的图像经过所述带通反射镜进入到所述图像传感器中成像。

可选地，所述光热材料层的材料选自二维碳材料、金属材料、掺杂的半导体材料中的一种。

可选地，所述样品池的高度为1～10μm，和/或，所述光热材料层的厚度为1～10nm。

本发明的第二方面，提供一种微粒的操控方法，其中，采用本发明如上所述的基于光热扩散泳的光镊装置对所述微粒进行操控，所述操控方法包括步骤：

将待操控微粒、操控辅助剂加入到溶剂中，得到混合液；其中，所述待操控微粒的热泳系数大于所述操控辅助剂的热泳系数，所述混合液中所述待操控微粒的浓度小于所述操控辅助剂的浓度；

将所述混合液加入到底部玻璃基底上设置有光热材料层的样品池中；

开启光束发射装置，所述光束发射装置发射的光束通过样品池底部的玻璃基底射入到所述光热材料层表面形成光斑中心；

利用所述操控辅助剂对所述待操控微粒产生的指向光斑中心的热扩散泳作用力，将所述待操控微粒捕获在光斑中心。

可选地，所述将所述待操控微粒捕获在光斑中心之后还包括步骤：

通过移动光束的位置，移动被捕获的待操控微粒的位置。

可选地，所述待操控微粒的形状为球状或长条状；

和/或，所述操控辅助剂选自聚合物、甘油、葡萄糖、牛血清蛋白、十二烷基磺酸钠、磺化聚苯乙烯钠盐中的一种；

和/或，所述溶剂选自水、酒精、PBS缓冲液、Tris缓冲液中的一种。

可选地，所述聚合物选自聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种。

有益效果：本发明中利用光束发射装置发射的光束通过样品池底部的玻璃基底射入到所述光热材料层表面形成光斑中心，产生光热效应，激发局域温度梯度场，在局域温度梯度场的作用下样品池中的微粒产生热泳效应进而产生热扩散泳作用力，在不需要内建电场参与的情况下，实现对微粒的捕获与大范围操控，对利用诸如DNA、蛋白质、细胞和金属纳米颗粒的单粒子操控来开展生物分子间作用机理、疫苗研发和生物制药的研究具有重要意义。与现有不具有普适性的利用电场力的热电光镊装置相比，本发明提供的光镊装置结构简单，具有极低的光功率密度要求，操控对象不局限于带电纳米微粒，具有普适性，为纳米生物医学领域的研究提供有力的工具。

附图说明

图1为本发明实施例中光镊装置的结构示意图。

图2为本发明又一实施例中光镊装置的结构示意图。

图3为本发明实施例1的结果图，其中(a)为0s时的成像结果，(b)为5s时的成像结果，(c)为10s时的成像结果，(d)为11s时的成像结果，(e)为12s时的成像结果。

图4为本发明实施例2的结果图，其中(a)为0s时的成像结果，(b)为15s时的成像结果，(c)为99s时的成像结果，(d)为112s时的成像结果，(e)为115s时的成像结果。

图5为本发明实施例3的结果图，其中(a)为0s时的成像结果，(b)为2s时的成像结果，(c)为18s时的成像结果，(d)为27s时的成像结果，(e)为32s时的成像结果。

图6为本发明实施例5的结果图，其中(a)为0s时的成像结果，(b)为5s时的成像结果，(c)为10s时的成像结果，(d)为66s时的成像结果，(e)为68s时的成像结果。

图7为本发明实施例6的结果图，其中(a)为0s时的成像结果，(b)为3s时的成像结果，(c)为21s时的成像结果，(d)为55s时的成像结果，(e)为57s时的成像结果。

图8为本发明实施例7的结果图。

具体实施方式

本发明提供一种基于光热扩散泳的光镊装置及微粒的操控方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

现有技术中，热电纳米光镊通过加入阳离子表面活性剂，构建光热致内建电场，从而对于带电纳米微粒实现捕获以及大范围操控。然而，这种光镊仍有其局限性，首先，阳离子表面活性剂的使用会产生表面吸附作用，使被操控微粒的表面改性；其次，电场力对颗粒的捕获不具有普适性，由于是光热致电场所主导，其操控目标仅仅局限于带电纳米微粒，限制了纳米光镊技术在生物医学领域的应用。基于此，本发明实施例提供一种基于光热扩散泳的光镊装置，其中，如图1所示，包括：

样品池5，所述样品池5包括底部的玻璃基底6，所述样品池5用于容纳待操控微粒2；

光热材料层1，所述光热材料层1设置于所述玻璃基底6上；

光束发射装置7，所述光束发射装置7发射的光束通过样品池5底部的玻璃基底6射入到所述光热材料层1表面。

本实施例中，将待操控微粒2、操控辅助剂3加入到溶剂中，得到的混合液加入到样品池5中，利用光束发射装置7发射的光束通过样品池5底部的玻璃基底6射入到所述光热材料层1表面形成光斑中心，产生光热效应，激发局域温度梯度场，在局域温度梯度场的作用下样品池中的微粒产生热泳效应，而当待操控微粒2的热泳系数大于操控辅助剂3的热泳系数，待操控微粒2的浓度小于操控辅助剂3的浓度时，操控辅助剂3会对待操控微粒2产生指向光斑热源中心的热扩散泳作用力4(如图1中黑色箭头)，进而在不需要内建电场参与的情况下，实现对待操控微粒2的捕获与大范围操控。本实施例提供的光镊装置对利用诸如DNA、蛋白质、细胞和金属纳米颗粒的单粒子操控来开展生物分子间作用机理、疫苗研发和生物制药等的研究具有重要意义。与现有不具有普适性的利用电场力的热电光镊装置相比，本发明提供的光镊装置具有结构简单、光的能量利用效率高、工作功率超低(比传统光镊低了3个数量级)、远程无接触和大范围操控的优势，且操控对象不局限于带电纳米微粒，具有普适性，适用于多种粒子的捕获及操控，为纳米生物医学领域的研究提供有力的工具。

在一种实施方式中，如图2所示，所述光束发射装置7包括：激光器71和位于所述激光器71出射光方向上的扩束透镜组72。扩束透镜组72可包括多个透镜(图2中未示意出)，用于对激光器71发射出的激光进行扩束。

在一种实施方式中，所述激光器71发射出的激光的波长为400～1200nm。

在一种实施方式中，如图2所示，所述基于光热扩散泳的光镊装置还包括：物镜10；所述激光器71发射的光束依次通过所述扩束透镜组72、所述物镜10、所述样品池5底部的玻璃基底6射入到所述光热材料层1表面。具体地，所述物镜10为100倍浸油物镜，激光束通过物镜10可以提高形成的光束的质量。

在一种实施方式中，如图2所示，所述基于光热扩散泳的光镊装置还包括：

带通反射镜9，所述激光器71发射的光束依次通过所述扩束透镜组72、所述带通反射镜9射入到所述物镜10中；

图像传感器8，光热材料层1表面的图像经过所述带通反射镜9进入到所述图像传感器8中成像。

本实施方式中，所述带通反射镜9的作用其一是将激光器71发射的激光通过带通反射镜9入射到物镜10中，其二是如图2下半部分的光路所示，在成像过程中，带通反射镜9将激光滤出，光热材料层1表面的图像经过带通反射镜9进入到所述图像传感器8中成像，实现实时的操控监控。

在一种实施方式中，所述图像传感器8可为电荷耦合器件(CCD相机)，但不限于此。在观察时，光热材料层1表面的图像经过所述带通反射镜9由图像传感器8收集，并将图像信息传送到与图像传感器8电连接的控制单元(图2中未示意出)。为了方便操作员操控和观察，控制单元通常设置有显示装置和数据输入输出设备，供操作员实时观察图像传感器8收集的光热材料层1表面的图像，进而输入进一步的控制命令。作为举例，控制单元可包括具有显示装置和数据输入输出设备的计算机，其与图像传感器8电连接，用于接收图像传感器8传送过来的图像信息并向图像传感器8发送控制信息等。

在一种实施方式中，所述光热材料层的材料选自二维碳材料、金属材料、掺杂的半导体材料中的一种，但不限于此。

在一种实施方式中，所述二维碳材料选自石墨烯，但不限于此。

在一种实施方式中，所述金属材料选自金属纳米结构材料，所述金属纳米结构材料选自金属纳米晶体材料、金属纳米孪晶材料、金属纳米层状材料等，但不限于此。

在一种实施方式中，所述金属材料还可选自金属单质材料，所述金属单质材料选自金或银，但不限于此。

在一种实施方式中，所述掺杂的半导体材料选自氧化铟锡(ITO)、氟掺杂的二氧化锡(FTO)中的一种，但不限于此。

在一种实施方式中，所述样品池的高度为1～10μm。水溶液样品在高度为1～10μm的样品池中的雷诺系数远小于1，自然对流被有效抑制。因此，温度梯度场的存在主要会引发样品池中的粒子和溶剂分子的热泳(Thermophoresis)效应。

在一种实施方式中，所述光热材料层的厚度为1～10nm。

在一种实施方式中，如图1和2所示，所述样品池5中包括溶剂以及分散在所述溶剂中的待操控微粒2、操控辅助剂3，其中，所述待操控微粒2的热泳系数大于操控辅助剂3的热泳系数，所述混合液中待操控微粒2的浓度小于所述操控辅助剂3的浓度。本实施方式中，由于待操控微粒2的热泳系数大于操控辅助剂3的热泳系数，所述混合液中待操控微粒2的浓度小于所述操控辅助剂3的浓度，操控辅助剂3形成的浓度梯度场分布会对待操控微粒2产生一个额外的力的作用，即指向光斑中心的热扩散泳作用力4。

本发明实施例还提供一种微粒的操控方法，其中，采用本发明实施例如上所述的基于光热扩散泳的光镊装置(如图1所示)对所述微粒进行操控，所述操控方法包括步骤：

S1、将待操控微粒2、操控辅助剂3加入到溶剂中，得到混合液；其中，所述待操控微粒2的热泳系数大于所述操控辅助剂3的热泳系数，所述混合液中所述待操控微粒2的浓度小于所述操控辅助剂3的浓度；

S2、将所述混合液加入到底部玻璃基底6上设置有光热材料层1的样品池5中；

S3、开启光束发射装置7，光束发射装置7发射的光束通过样品池5底部的玻璃基底6射入到所述光热材料层1表面形成光斑中心；

S4、利用所述操控辅助剂3对所述待操控微粒2产生的指向光斑中心的热扩散泳作用力4，将所述待操控微粒2捕获在光斑中心。

本发明实施例基于光热致扩散泳作用力实现对待操控微粒的捕获及操控，下面结合图1-2对所述微粒的操控原理及操控方法进行详细说明。

热泳描述了温度梯度引起的粒子漂移，在温度场中的热泳力会受到温度梯度方向的作用力。具体地，溶液中微粒或生物大分子等粒子会漂移到较冷或者较热的区域，最终达到动态平衡，其流动的粒子通量公式为：

其中，c是粒子浓度，D是粒子布朗运动扩散系数，D

步骤S1中，在一种实施方式中，所述混合液由溶剂、待捕获微粒2、操控辅助剂3组成，所述混合液中所述待捕获微粒2的质量百分浓度小于所述操控辅助剂3的质量百分浓度。也就是说，所述混合液中所述待捕获微粒2的质量分数(待捕获微粒2的质量/混合液总质量)小于所述操控辅助剂3的质量分数(操控辅助剂3的质量/混合液总质量)。

在一种实施方式中，所述光束发射装置发出的光束的波长为400～1200nm，但不限于此。本实施方式中，光镊装置中光热材料以及光束发射装置发出的光束的波长的选择相当广泛，只要光束的波长能与所述光热材料层中的光热材料匹配，也即在光束激发下光热材料可产生光热效应，激发局域温度梯度场即可。

在一种实施方式中，所述将所述待操控微粒捕获在光斑中心之后还包括步骤：

通过移动光束的位置，移动被捕获的待操控微粒的位置。

本实施方式可实现待操控微粒的实时操控，通过移动光束的位置，实现被捕获的待操控微粒在样品池底部的位置移动。

在一种实施方式中，所述待操控微粒的形状为球状或长条状，但不限于此。

在一种实施方式中，所述球状待操控微粒的粒径为10～500nm，所述长条状待操控微粒的长度为1～5μm。

在一种实施方式中，所述待操控微粒选自细胞、细菌、DNA、RNA、蛋白分子、金属颗粒、塑料颗粒中的一种，但不限于此。本实施方式中，所述微粒操控方法采用的光镊装置具有普适性，适用于多种粒子的捕获、富集与操控。

在一种实施方式中，所述操控辅助剂选自聚合物、甘油、葡萄糖、牛血清蛋白、十二烷基磺酸钠、磺化聚苯乙烯钠盐中的一种，但不限于此。

在一种实施方式中，所述聚合物选自聚乙二醇(PEG)、聚乙烯吡咯烷酮中的一种，但不限于此。本实施方式中，可选用不同分子量的PEG，PEG 10000(分子量为10000)的热泳系数

在一种实施方式中，所述溶剂选自水、酒精、PBS缓冲液、Tris缓冲液中的一种，但不限于此。

下面通过具体的实施例进行详细说明。

实施例1

如图2所示，样品池5底部的玻璃基底6上设置有10nm厚的金层，向样品池5中加入直径为500nm的聚苯乙烯纳米球、PEG10000和水形成混合液，混合液中聚苯乙烯纳米球的质量分数为0.1％，PEG10000的质量分数为5％。激光器71选用785nm波长，物镜10汇聚处的激光功率为0.1mW，打开激光器71后，激光通过扩束透镜组72进行扩束，并通过带通反射镜9入射至100倍浸油物镜10中，并汇聚到厚度为10nm的金层表面，10nm厚的金层(光热材料层)在光斑会聚中心处产生直径约为1μm的热源，其周围产生的温度梯度场诱发PEG10000产生指向热源中心的热扩散泳作用力4，作用在溶液中低浓度的聚苯乙烯纳米球上，将其捕获至光斑中心，带通反射镜9将激发激光滤除，进而被捕获的聚苯乙烯纳米球的图像通过CCD相机8进行成像，实现实时的操控监控，12s后关闭激光。激光开启0s、5s、10s、11s、12s的成像结果如图3中(a)-(e)所示，由结果可知，在0.1mW的极低的激光功率条件下，可实现聚苯乙烯纳米球的捕获。

实施例2

如图2所示，样品池5底部的玻璃基底上设置有10nm厚的金层，向样品池5中加入直径为200nm的聚苯乙烯纳米球、PEG10000和水形成混合液，混合液中聚苯乙烯纳米球的质量分数为0.1％，PEG10000的质量分数为5％。激光器71选用785nm波长，物镜10汇聚处的激光功率为0.06mW，打开激光后，激光通过扩束透镜组72进行扩束，并通过带通反射镜9入射至100倍浸油物镜10中，并汇聚到厚度为10nm的金层表面，10nm厚的金层(光热材料层)在光斑会聚中心处产生直径约为1μm的热源，其周围产生的温度梯度场诱发PEG 10000产生指向热源中心的热扩散泳作用力4，作用在溶液中低浓度的聚苯乙烯纳米球上，将其捕获至光斑中心，带通反射镜9将激发激光滤除，进而被捕获的聚苯乙烯纳米球的图像通过CCD相机8进行成像，实现实时的操控监控，115s后关闭激光。激光开启0s、15s、99s、112s、115s的成像结果如图4中(a)-(e)所示，由结果可知，在0.06mW的极低的激光功率条件下，实现聚苯乙烯纳米球的捕获。

实施例3

如图2所示，样品池5底部的玻璃基底上设置有10nm厚的金层，向样品池5中加入大肠杆菌、PEG10000和水形成混合液，混合液中大肠杆菌的质量分数为0.02％，PEG10000的质量分数为5％。激光器71选用785nm波长，物镜10汇聚处的激光功率为0.2mW，打开激光后，激光通过扩束透镜组72进行扩束，并通过带通反射镜9入射至100倍浸油物镜10中，并汇聚到厚度为10nm的金层表面，10nm厚的金层(光热材料层)在光斑会聚中心处产生直径约为1μm的热源，其周围产生的温度梯度场诱发PEG 10000产生指向热源中心的热扩散泳作用力4，作用在溶液中大肠杆菌上，将其捕获至光斑中心，且操控光斑移动使得大肠杆菌随之移动，带通反射镜9将激发激光滤除，进而被捕获的大肠杆菌的图像通过CCD相机8进行成像，实现实时的操控监控，32s后关闭激光。激光开启0s、2s、18s、27s、32s的成像结果如图5中(a)-(e)所示，由结果可知，在0.2mW的激光功率条件下，大肠杆菌可以被捕获并操控至溶液中心的一个1微米直径的颗粒球附近。

实施例4

如图2所示，样品池5底部的玻璃基底上设置有10nm厚的金层，向样品池5中加入绑定DNA分子的直径为20nm金纳米球、PEG10000和水形成混合液，混合液中绑定DNA分子的直径为20nm金纳米球的质量分数为0.05％，PEG10000的质量分数为5％。激光器71选用785nm波长，物镜10汇聚处的激光功率选用0.06mW，打开激光后，激光通过扩束透镜组72进行扩束，并通过带通反射镜9入射至100倍浸油物镜10中，并汇聚到厚度为10nm的金层表面，10nm厚的金层(光热材料层)在光斑会聚中心处产生直径约为1μm的热源，其周围产生的温度梯度场诱发PEG 10000产生指向热源中心的热扩散泳作用力4，作用在溶液中绑定DNA分子的直径为20nm金纳米球上，将其捕获至光斑中心，实现对绑定DNA分子的直径为20nm金纳米球的捕获，通过操控光斑移动使得绑定DNA分子的直径为20nm金纳米球随之移动，带通反射镜9将激发激光滤除，进而被捕获的绑定DNA分子的直径为20nm金纳米球的图像通过CCD相机8进行成像，实现实时的操控监控。

实施例5

如图2所示，样品池5底部的玻璃基底上设置有10nm厚的金层，向样品池5中加入直径为10nm的金纳米球、PEG10000和水形成混合液，混合液中直径为10nm的金纳米球的质量分数为0.05％，PEG10000的质量分数为5％。激光器71选用785nm波长，物镜10汇聚处的激光功率选用0.2mW，打开激光后，激光通过扩束透镜组72进行扩束，并通过带通反射镜9入射至100倍浸油物镜10中，并汇聚到厚度为10nm的金层表面，10nm厚的金层(光热材料层)在光斑会聚中心处产生直径约为1μm的热源，其周围产生的温度梯度场诱发PEG 10000产生指向热源中心的热扩散泳作用力4，作用在溶液中直径为10nm的金纳米球上，将其捕获至光斑中心，实现对直径为10nm的金纳米球的捕获，通过操控光斑移动使得直径为10nm的金纳米球随之移动，带通反射镜9将激发激光滤除，进而被捕获的直径为10nm的金纳米球的图像通过CCD相机8进行成像，实现实时的操控监控，68s后关闭激光。激光开启0s、5s、10s、66s、68s的成像结果如图6中(a)-(e)所示，由结果可知，在0.2mW的激光功率条件下，实现直径为10nm的金纳米球的捕获，当68s关闭激光时，捕获消失，直径为10nm的金纳米球做布朗运动，逐渐扩散到其他位置。

实施例6

如图2所示，样品池5底部的玻璃基底上设置有10nm厚的金层，向样品池5中加入直径为30nm的金纳米球、PEG10000和水形成混合液，混合液中直径为30nm的金纳米球的质量分数为0.05％，PEG10000的质量分数为5％。激光器71选用785nm波长，物镜10汇聚处的激光功率选用0.05mW，打开激光后，激光通过扩束透镜组72进行扩束，并通过带通反射镜9入射至100倍浸油物镜10中，并汇聚到厚度为10nm的金层表面，10nm厚的金层(光热材料层)在光斑会聚中心处产生直径约为1μm的热源，其周围产生的温度梯度场诱发PEG 10000产生指向热源中心的热扩散泳作用力4，作用在溶液中直径为30nm的金纳米球上，将其捕获至光斑中心，实现对直径为30nm的金纳米球的捕获，通过操控光斑移动使得直径为30nm的金纳米球随之移动，带通反射镜9将激发激光滤除，进而被捕获的直径为30nm的金纳米球的图像通过CCD相机8进行成像，实现实时的操控监控，57s后关闭激光。激光开启0s、3s、21s、55s、57s的成像结果如图7中(a)-(e)所示，由结果可知，在0.05mW的激光功率条件下，实现直径为30nm的金纳米球的捕获，当57s关闭激光时，捕获消失，直径为30nm的金纳米球做布朗运动，逐渐扩散到其他位置。

实施例7

利用玻尔兹曼统计法对于捕获微粒的刚度k

综上所述，本发明提供了一种基于光热扩散泳的光镊装置及微粒的操控方法，采用本发明提供的光镊装置进行微粒操控，具有光的能量利用效率高、工作功率超低(比传统光镊低了3个数量级)、远程无接触和大范围操控的优势，且操控对象不局限于带电纳米微粒，具有普适性，适用于多种粒子的捕获及操控，包括但不限于细胞、细菌、DNA、RNA、蛋白分子、金属颗粒、塑料颗粒。另外，光镊装置中光热材料以及激光激发波长的选择相当广泛，只要满足在特定的激发波长下存在光热响应，并在混合液中产生温度梯度即可。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。