BLAST高速将大颗粒送入细胞

时间：2021-10-12 15:24:59 来源：

新开发的设备可以将纳米颗粒，酶，抗体，细菌和其他“大尺寸”货物以每分钟100,000个细胞的速度输送到哺乳动物细胞中。

由UCLA工程师和医生开发的新设备最终帮助科学家研究疾病的发展，使他们能够捕获细胞内部的改进图像，并导致医学和生物学研究的其他改进。

研究人员创建了一种高效的自动化工具，该工具可以将纳米颗粒，酶，抗体，细菌和其他“大型”货物以每分钟100,000个细胞的速度输送到哺乳动物细胞中，这比目前的技术要快得多，后者目前的工作速度为每细胞一个细胞分钟。

这项研究于4月6日在线发表在《自然方法》上，由亨利·萨穆利工程与应用科学学院机械与航空航天工程与生物工程副教授埃里克·佩尤·于欧（Eric Pei-Yu Chiou）领导。协作者包括来自加州大学洛杉矶分校的工程学院和戴维·格芬医学院的学生，教职员工。

目前，将所谓的大货物（大小不超过1微米的颗粒）运送到细胞内的唯一方法是使用微型移液器（实验室常用的注射器式工具），这种方法比新方法要慢得多。其他将材料注入细胞的方法（例如使用病毒作为运载工具或化学方法）仅适用于长度通常为几纳米的小分子。（纳米是千分之一微米。）

这种称为生物光子激光辅助手术工具或BLAST的新设备是一种硅芯片，带有一系列微米级的孔，每个孔都被不对称的半圆形钛涂层包围。孔的下方是一口液体井，其中包含要输送的颗粒。

研究人员使用激光脉冲加热钛涂层，钛涂层立即使靠近细胞部分的水层沸腾。这会在细胞膜附近产生气泡，导致大裂痕-反应仅需约百万分之一秒。裂缝使细胞下面的充满颗粒的液体在膜重新密封之前被卡在其中。激光可以在大约10秒钟内扫描整个硅芯片。

Chiou表示，这项技术成功的关键是细胞膜的即时精确切割。

“切割得越快，对细胞膜的干扰就越少，”也是加利福尼亚州纳米系统研究所成员的Chiou说。

将大件货物插入牢房可能会导致以前不可能进行的科学研究。例如，传递线粒体的能力可以改变细胞的代谢，并帮助研究人员研究由突变的线粒体DNA引起的疾病。

它还可以帮助科学家剖析参与病原体生命周期的基因的功能，这些病原体侵入细胞并了解细胞对它们的防御机制。

现在，您要交付的材料的大小或类型都无关紧要。您可以将其全部推入牢房， Chiou说。

“从这些类型的研究中获得的新信息可以帮助确定病原体靶向药物开发，或者提供有关病原体与宿主相互作用如何使生产性感染或有效细胞反应发生的基本见解，”首席迈克尔·泰特尔博士说。小儿和发育病理学的研究》，是该论文的合著者。

由于该设备可以一次将货物运送到100,000个单元格，因此单个芯片可以提供足够的数据，以便对实验中单元格的反应进行统计分析。

该论文的第一作者是曾于Chiou的学生的Yi-Chien Wu，他于12月获得博士学位。加州大学洛杉矶分校的其他作者是Chiou's的前博士生吴婷香；医学兼职教授Daniel Clemens博士；李白玉，助理研究员；温西苗，机械工程专业研究生；医学和微生物学，免疫学和分子遗传学教授Marcus Horwitz博士。

这项研究得到了加利福尼亚大学发现生物技术奖，美国国立卫生研究院，NanoCav和美国国家科学基金会的支持。

出版物：Wu Yi-Chien Wu等人，“通过光脉冲将大型货物大规模并行输送到哺乳动物细胞中”，《自然方法》（2015年）； doi：10.1038 / nmeth.3357

图像：邱培玉（Eric Pei-Yu Chiou）

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