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BLAST高速传送大颗粒进入细胞

BLAST高速传送大颗粒进入细胞

发布时间:2018-05-16    浏览量:2

新开发的装置可以以每分钟100,000个细胞的速度将纳米颗粒,酶,抗体,细菌和其他“大尺寸”货物递送到哺乳动物细胞中。 / em

由加州大学洛杉矶分校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善图像,并导致医学和生物学研究的其他改进。

研究人员创造了一种高效率的自动化工具,以每分钟100,000个细胞的速度将纳米颗粒,酶,抗体,细菌和其他“大型”货物运送到哺乳动物细胞中 - 显着快于目前的技术,其速度大约为每小时一个细胞分钟。

这项研究于4月6日在线发表在Nature Methods上,由亨利塞缪尔利工程与应用科学学院机械和航空航天工程副教授以及生物工程副教授Eric Pei-Yu Chiou领导。合作者包括加州大学洛杉矶分校工程学院和David Geffen医学院的学生,教职员工和教员。

目前,将所谓的大小为1微米的大颗粒物质运送到细胞中的唯一方式是使用在实验室中常用的微量移液器,类似注射器的工具,这比新方法慢得多。其他将物质注入细胞的方法 - 例如使用病毒作为递送载体或化学方法 - 仅适用于小分子,其长度通常为数纳米。 (纳米是千分尺的千分之一。)

这种被称为生物光子激光辅助手术工具(BLAST)的新设备是一种带有微米宽孔阵列的硅芯片,每个孔都由不对称的半圆形钛涂层包围。孔下方是一个包含待传输颗粒的液体。

研究人员使用激光脉冲来加热钛涂层,钛涂层立即沸腾与电池部分相邻的水层。这会在细胞膜附近产生一个气泡,导致大裂隙 - 这种反应只需要大约百万分之一秒。在膜重新密封之前,裂缝允许细胞下面的填充颗粒的液体被堵塞。激光可以在大约10秒内扫描整个硅芯片。

Chiou说技术成功的关键是细胞膜的瞬时和精确的切割。

加利福尼亚纳米系统研究所的成员邱说:“切割速度越快,细胞膜上的干扰就越少。”

将大量货物装入细胞可能导致以前不可能的科学研究。例如,递送线粒体的能力可以改变细胞的新陈代谢,并帮助研究人员研究由突变体线粒体DNA引起的疾病。

它还可以帮助科学家分析侵入细胞的病原体生命周期中涉及的基因功能,并了解细胞对抗细胞的防御机制。

“现在,您要交付的材料的大小或类型无关紧要。你可以把它全部推入牢房,“Chiou说。

“从这些类型的研究中获得的新信息可以帮助确定药物开发的病原体目标,或者提供关于病原体 - 宿主相互作用如何使得产生感染或有效的细胞反应发生的基本见解,”Dr. Michael Teitell博士说道,儿科和发育病理学的分工,以及该论文的合着者。

由于该设备可以一次将货物运送到100,000个细胞,因此单个芯片可以提供足够的数据用于统计分析细胞在实验中的反应。

该论文的第一作者是Yiou Chien Wu,他是曾在12月获得博士学位的Chiou的学生。其他加州大学洛杉矶分校的作者是邱前的博士生汀定祥,医学副教授Daniel Clemens博士;助理研究员李白玉;机械工程研究生西苗文;以及医学和微生物学,免疫学和分子遗传学教授Marcus Horwitz博士。

该研究得到了加利福尼亚大学发现生物技术奖,国家卫生研究院,NanoCav和国家科学基金会的支持。

出版物:Yi-Chien Wu等人,“用光脉冲大量平行输送大量货物到哺乳动物细胞中”,Nature Methods(2015); DOI:10.1038 / nmeth.3357

来源:马修钦,加州大学洛杉矶分校

图片:Eric Pei-Yu Chiou

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