丰桥科技大学 图示(a)在氧化钛纳米管上培养的细胞和(b)利用纳米管阵列和脉冲激光之间的相互作用进行的大规模平行光穿孔
学分:丰桥工业大学
丰桥技术大学机械工程系的一个研究小组开发了一种纳秒脉冲激光辅助光脉冲方法，利用氧化钛纳米管进行高效低成本的细胞内输送
他们的研究结果将发表在2021年3月30日的《应用表面科学》上，148815
将外部分子输送到具有高细胞生存力和转染能力的活细胞中的潜力在细胞生物学中对于诊断、药物输送和朝向细胞治疗和再生医学的治疗发展具有极大的兴趣
多年来，药物输送系统已经发展到能够更好地控制药物剂量、靶向输送和减少副作用
这些技术可分为病毒、物理或化学方法
在这些方法中，由于侵入性较小，光穿孔正在出现，并且在过去几年中已经流行用于细胞内递送
在这种方法中，吸收脉冲光的金纳米粒子被分散在溶液中以穿透细胞，然而，材料是昂贵的
希望使用更便宜的纳米材料，同时保持高递送效率和细胞生存力
该研究小组设计并制造了一种基于细胞内递送的具有成本效益的用于光穿孔的纳米管阵列
采用电化学阳极氧化技术，在不同的电压和时间下在钛片上形成三硝基甲苯
x光电子能谱(XPS)揭示了不同氧化钛物种的存在，如二氧化钛和钛氧(二氧化钛/三氧化二钛/三氧化二钛5)
通过不同的阳极化电压和时间形成的三硝基甲苯具有不同浓度的这种氧化物质以及少量的钛金属(Ti0)
由于氧缺陷的形成，纳米管具有准金属和金属性质
在用纳秒脉冲激光照射后，纳米管的这些性质可以通过各种机制促进细胞内递送
货物运输中二氧化钛纳米管光穿孔的可能机理示意图
学分:丰桥工业大学
人宫颈癌细胞在肿瘤坏死因子表面培养，并加入生物分子溶液
在对纳米管进行532纳米脉冲激光照射后，我们成功地将碘化丙锭和右旋糖酐以高效率和细胞活力导入人宫颈癌细胞HeLa
细胞膜穿孔的可能原理包括热介导的纳米气泡、光化学诱导的活性氧(ROS)、从纳米管到细胞膜的热传递以及每个纳米管上的局部表面等离子共振高电磁场增强
这导致在每个细胞膜-纳米管界面中形成空化的纳米气泡，这些气泡可能快速生长、聚结和塌陷而引起爆炸，导致细胞膜穿孔，这使得生物分子能够从细胞外部输送到细胞内部
“细胞内传递基于三硝基甲苯的光的精确机制仍然不清楚
细胞内传递可能通过这些机制的结合来实现，”L说
丰桥工业大学的研究员莫汉说
丰桥技术大学的团队负责人莫托·盖娜认为，氧化钛纳米管可以成为一种多功能、低成本的平台，用于利用脉冲激光进行细胞内输送
该装置的突出特点是具有平行和可控的均匀输送，具有高效率和细胞活力，有可能应用于细胞治疗和再生医学
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