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哈工大(深圳)馬星教授課題組 AFM: 磁控碳螺旋納米機(jī)器實(shí)現(xiàn)細(xì)胞膜穿孔進(jìn)行胞內(nèi)拉曼信號(hào)檢測(cè)與單細(xì)胞光熱殺傷

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哈工大(深圳)馬星教授課題組 AFM: 磁控碳螺旋納米機(jī)器實(shí)現(xiàn)細(xì)胞膜穿孔進(jìn)行胞內(nèi)拉曼信號(hào)檢測(cè)與單細(xì)胞光熱殺傷

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收錄于合集
#螺旋結(jié)構(gòu) 1 個(gè)
#磁控微納米機(jī)器 1 個(gè)
#細(xì)胞膜穿孔 1 個(gè)
#單細(xì)胞靶向 1 個(gè)
#拉曼檢測(cè) 1 個(gè)

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在微納米尺度下使用無(wú)線器械進(jìn)行細(xì)胞膜的穿刺,對(duì)藥物輸運(yùn)、微創(chuàng)手術(shù)、精準(zhǔn)癌癥治理、基因編輯等生物領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究與醫(yī)療應(yīng)用具有重要意義。然而,精準(zhǔn)有效的打開(kāi)細(xì)胞膜仍具備挑戰(zhàn)性,且拓展基于細(xì)胞穿膜的生物醫(yī)學(xué)手段有助于推進(jìn)未來(lái)精準(zhǔn)診療技術(shù)的發(fā)展。
近日,哈爾濱工業(yè)大學(xué)(深圳)馬星課題組在 A dvanced Functional Materials 上發(fā)表了題為“ Carbon Helical Nanorobots Capable of Cell Membrane Penetration for Single Cell Targeted SERS Bio-Sensing and Photothermal Cancer Therapy ”的論文。本論文通過(guò)經(jīng)濟(jì)易操作的方法批量化的制備出磁性螺旋納米機(jī)器,并基于磁控旋進(jìn)運(yùn)動(dòng)的策略,控制納米機(jī)器人進(jìn)行單細(xì)胞的靶向鉆刺,實(shí)現(xiàn)了對(duì)細(xì)胞膜、核膜的機(jī)械突破。完成主動(dòng)穿膜的納米機(jī)器進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了胞內(nèi)的拉曼信號(hào)采集,并且可以利用材料的光熱效應(yīng)實(shí)現(xiàn)單細(xì)胞的光熱抗癌殺傷,構(gòu)建出診療一體化的微納米機(jī)器人。
 
本文要點(diǎn):
1 )通過(guò)化學(xué)氣相沉積設(shè)備、及易操作流程制備大量磁性螺旋納米結(jié)構(gòu)。
 

1  a) 制備流程示意圖; b ) 掃描電鏡與透射電鏡表征; c ) 螺旋長(zhǎng)度與超聲時(shí)長(zhǎng)關(guān)系; d ) 磁滯回線; e ) 掃描電鏡與 EDS 能譜。
2 )磁控螺旋納米機(jī)器突破細(xì)胞膜、核膜結(jié)構(gòu),進(jìn)行胞內(nèi)拉曼信號(hào)的獲取。
 

2 a) 細(xì)胞鉆刺及拉曼增強(qiáng)信號(hào)檢測(cè)示意圖; b ) 細(xì)胞鉆刺明場(chǎng)過(guò)程截圖; c ) 細(xì)胞鉆刺過(guò)程瞬時(shí)速度; d ) 被鉆刺細(xì)胞的共聚焦成像; e) 歸一化的磁場(chǎng)強(qiáng)度與壓力分布模擬圖;從 f) 細(xì)胞質(zhì)和 g) 細(xì)胞核采集的拉曼增強(qiáng)信號(hào)。
3 )螺旋納米機(jī)器表現(xiàn)良好光熱轉(zhuǎn)換效率,實(shí)現(xiàn)單細(xì)胞靶向的光熱殺傷。
 

3 磁控螺旋納米機(jī)器的 a) 紫外光譜; b ) 升溫曲線; c ) 光熱轉(zhuǎn)換穩(wěn)定性;和 d ) MTT 生物毒性測(cè)試。 e) 8 08 nm 激光的 MTT 生物毒性測(cè)試; f ) 激光與納米機(jī)器共同作用的 MTT 細(xì)胞殺傷效率; g) 靶向海拉細(xì)胞與光熱效應(yīng)對(duì)細(xì)胞影響的明場(chǎng)圖像; h) 光熱殺傷的明場(chǎng)與熒光對(duì)比圖像。
 

這項(xiàng)工作提出了對(duì)細(xì)胞膜、核膜機(jī)械穿孔的新途徑,而且為構(gòu)建針對(duì)腫瘤靶向的診療一體化微納米平臺(tái)提供了新思路。

 

作者簡(jiǎn)介

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論文第一作者為哈爾濱工業(yè)大學(xué)(深圳)材料科學(xué)與工程學(xué)院 2 1 屆本科生陳昱鐸,論文通訊作者為哈爾濱工業(yè)大學(xué)(深圳)材料科學(xué)與工程學(xué)院馬星教授和深圳大學(xué)電子與信息工程學(xué)院孫燕明助理教授。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東自然科學(xué)基金、廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)專項(xiàng)和深圳科技項(xiàng)目的資助支持。

原文鏈接

https://doi.org/10.1002/adfm.202200600

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