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哈工大（深圳）马星教授课题组 AFM: 磁控碳螺旋纳米机器实现细胞膜穿孔进行胞内拉曼信号检测与单细胞光热杀伤

时间：2022-05-12 来源：浏览：

哈工大（深圳）马星教授课题组 AFM: 磁控碳螺旋纳米机器实现细胞膜穿孔进行胞内拉曼信号检测与单细胞光热杀伤

原创化学与材料科学化学与材料科学

化学与材料科学

微信号 Chem-MSE

功能介绍聚集海内外化学化工、材料科学与工程、生物医学工程领域最新科学前沿动态，与相关机构共同合作，发布实用科研成果，结合政策、资本、商业模式、市场和需求、价值评估等诸要素，构建其科技产业化协同创新平台，服务国家管理机构、科研工作者、企业决策层。

收录于合集

#螺旋结构 1 个

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#单细胞靶向 1 个

#拉曼检测 1 个

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在微纳米尺度下使用无线器械进行细胞膜的穿刺，对药物输运、微创手术、精准癌症治理、基因编辑等生物领域的基础研究与医疗应用具有重要意义。然而，精准有效的打开细胞膜仍具备挑战性，且拓展基于细胞穿膜的生物医学手段有助于推进未来精准诊疗技术的发展。

近日，哈尔滨工业大学（深圳）马星课题组在 A dvanced Functional Materials 上发表了题为“ Carbon Helical Nanorobots Capable of Cell Membrane Penetration for Single Cell Targeted SERS Bio-Sensing and Photothermal Cancer Therapy ”的论文。本论文通过经济易操作的方法批量化的制备出磁性螺旋纳米机器，并基于磁控旋进运动的策略，控制纳米机器人进行单细胞的靶向钻刺，实现了对细胞膜、核膜的机械突破。完成主动穿膜的纳米机器进一步实现了胞内的拉曼信号采集，并且可以利用材料的光热效应实现单细胞的光热抗癌杀伤，构建出诊疗一体化的微纳米机器人。

本文要点：

1 ）通过化学气相沉积设备、及易操作流程制备大量磁性螺旋纳米结构。

图 1 a) 制备流程示意图； b ) 扫描电镜与透射电镜表征； c ) 螺旋长度与超声时长关系； d ) 磁滞回线； e ) 扫描电镜与 EDS 能谱。

2 ）磁控螺旋纳米机器突破细胞膜、核膜结构，进行胞内拉曼信号的获取。

图 2 a) 细胞钻刺及拉曼增强信号检测示意图； b ) 细胞钻刺明场过程截图； c ) 细胞钻刺过程瞬时速度； d ) 被钻刺细胞的共聚焦成像； e) 归一化的磁场强度与压力分布模拟图；从 f) 细胞质和 g) 细胞核采集的拉曼增强信号。

3 ）螺旋纳米机器表现良好光热转换效率，实现单细胞靶向的光热杀伤。

图 3 磁控螺旋纳米机器的 a) 紫外光谱； b ) 升温曲线； c ) 光热转换稳定性；和 d ) MTT 生物毒性测试。 e) 8 08 nm 激光的 MTT 生物毒性测试； f ) 激光与纳米机器共同作用的 MTT 细胞杀伤效率； g) 靶向海拉细胞与光热效应对细胞影响的明场图像； h) 光热杀伤的明场与荧光对比图像。

这项工作提出了对细胞膜、核膜机械穿孔的新途径，而且为构建针对肿瘤靶向的诊疗一体化微纳米平台提供了新思路。

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