光镊与光电镊：生命科学领域的精密操控利器

2018年，诺贝尔物理学奖授予了激光物理学领域的三位科学家，其中阿瑟·阿什金凭借“光学镊子及其在生物系统中的应用”成为史上最年长的诺贝尔物理学奖得主，时年96岁。

“光学镊子”（Optical Tweezers，OT）简称光镊，是一种非机械接触式操控技术。它通过高度聚焦的激光束产生的力，像无形的镊子一样，精准操控细胞、病毒、DNA等微小物体。光镊的操控原理在于激光束产生的梯度力和散射力，这两种力的精妙配合使得光镊能够隔空“抓取”并移动目标对象。

光镊的突破启发了更多创新。2005年，美国加州伯克利大学吴明教授团队受光镊启发，发明了光电镊技术（OET），并于2011年创立Berkeley Lights公司开始产业化。2020年7月，该公司在美国纳斯达克上市，后被仪器巨头布鲁克（Bruker）公司收购。

“光镊”和“光电镊”虽然只有一字之差，却是截然不同的技术路径。光镊依赖光的力学效应实现微纳米级操控，而光电镊则是光诱导电场的新型操纵体系。两种技术形成互补，在生物医学领域展现出广阔应用前景。

凭借“非机械接触、低损伤、高精度”的显著优势，光镊与光电镊已成为生命科学、物理化学等领域的重要研究工具。尤其在生物医学领域、医疗领域，它们正突破传统技术在精度、损伤性和侵入性等方面的瓶颈，革新着辅助生殖、药物递送等多种医疗场景的操作方式。

鉴于光镊与光电镊技术路径不同、应用侧重各异，本文将分上下两篇，分别对其进行详细解析。

01 上篇·光镊篇

诺奖技术，实现从被动观察到主动调控的跨越

光镊技术于1986年由阿瑟·阿什金发明后，凭借其非接触性的特点，在生物活体细胞研究中展现出其独特的优势。2018年，阿什金因发明光镊和利用光镊实现各种生物医学应用获得了诺贝尔物理学奖。

历经四十年发展，光镊技术的研究范围已由最初的微米小球拓展到原子和纳米级别。其与微流控系统、荧光成像、拉曼光谱、超分辨显微等其他技术的结合，大大提高了可操控颗粒的数量和效率，现已成为操控细胞与生物大分子、研究其力学性质及生命过程中动力学行为的关键工具。

光镊的核心优势在于对生物微粒的生命活动非直接接触、干扰极小。这一技术赋予研究者“主动操控”的能力，可对其生命活动中的任一环节进行人为调节，实现了从被动观察到主动调控的重大跨越。

生命科研仪器：可与其他技术联用的单细胞精准显微操控利器

光镊成为基础生命科学研究的关键工具，其价值主要体现在三个方面：一是技术原理契合基础研究场景；二是科研工具化程度高，易于集成；三是满足高端科研对“非接触操控”的刚性需求。

辅助生殖：精子筛选是光镊的主战场

在辅助生殖领域，光镊主要用于精子操作，如精子筛选、卵胞浆内单精子注射(ICSI)等。捕精者成立于2022年，是一家以光学成像、自动化微纳操控与人工智能技术为基础的高端科研仪器与创新型医疗器械研发制造商。

02 下篇：光电镊篇

光电镊主要依赖使用光斑照射光电导材料，从而产生非均匀电场，进而产生介电泳力驱动纳米级和微米级目标。其特点使得它可以被广泛地应用于特定微粒的筛查、对微小物体的快速排布等。

光电镊产业化壁垒：know-how门槛高企、研发成本高昂

光电镊技术的难点主要在于高昂的研发成本以及核心工艺参数多未公开。全球范围内真正掌握核心技术与实现商业落地的企业屈指可数。

高通量筛选、抗体开发已成核心应用场景

光电镊技术和微流控技术的结合可以实现对细胞的操控、培养和表征，实现对底盘细胞的高通量筛选。在抗体药物研发赛道，光电镊技术正释放巨大应用潜能。

企业Mapping

彩科生物成立于2018年，是国内领先的生命科学工具与解决方案创新企业。公司研发的单细胞光导系统专为单细胞分析和筛选设计。

微纳动力成立于2022年，是一家专注于生命科学与生物医学设备研发的高新技术企业。

追光生物成立于2023年，专注于解决相关技术领域的“卡脖子”问题。