標誌

    學習了解納米材料如何進入細胞以及細胞如何反應
    （Nanowerk聚光燈自2003年首次合成DNA包裹的碳納米管(CNTs)以來，DNA和碳納米管(單壁和多壁)之間超分子複合物的形成引起了研究人員的極大關注。這些混合結構可以利用納米管獨特的機械、電氣、熱和光學特性，並將它們與DNA卓越的生物識別能力結合起來。dna -碳納米管超分子複合物已被提出用於包括化學生物傳感器、細胞內靶向結構如mRNA的細胞轉運體、人造肌肉的纖維和燃料電池的生物電極。
    盡管科學家們知道，碳納米管幾乎可以穿透每個細胞(-壁)，但其吸收的詳細機製仍不清楚，很可能取決於細胞周期的狀態。同樣重要的是闡明由CNTs的大小、純度、濃度和功能化引起的潛在細胞毒性和細胞損傷。
    “每個細胞都依賴於對蛋白質、細胞因子甚至合成碳納米材料等材料的攝取(內吞)，以完成其所需的細胞命運功能。”塞布麗娜Jedlicka利哈伊大學生物工程與材料科學與工程副教授、羅辛工程學院副院長向Nanowerk解釋道。
    “在生物物理學中，詳細研究這一過程是一個極具挑戰性的目標，因此也是一個非常有趣的目標，”他補充道Slava訴Rotkin他是賓夕法尼亞州立大學材料研究所工程科學和力學前沿教授。“因此，內吞作用有助於將治療靶點引入細胞。研究材料如何進入細胞的途徑可以幫助解決運輸問題，從而設計更高效率的靶向藥物和基因傳遞療法。”
    識別區分和維持健康細胞群的新方法可能會導致再生醫學的新療法。納米材料可能是這一問題的關鍵，但研究人員對納米材料與細胞相互作用的詳細機製仍然知之甚少，無法安全地設計處理方案。
    利哈伊大學的Jedlicka、賓夕法尼亞州立大學的Rotkin和Prof. Jedlicka進一步揭示了合成納米材料是如何與細胞相互作用的。Tetyana Ignatova他們進行了一係列實驗，使他們能夠確定細胞吸收dna包裹的單壁碳納米管(SWCNTs)的機製，以及它們如何依賴於細胞周期(即細胞分裂時的狀態)。
    他們的研究結果發表在生物物理的報告（神經前體細胞對DNA包裹單壁碳納米管(DNA- swcnt)的細胞周期依賴性內吞）.
    固定神經幹細胞的拉曼顯微鏡圖像(右)與顯示三個單壁碳納米管的拉曼圖像(左)疊加
    固定神經幹細胞的拉曼顯微鏡圖像(右)與顯示3個SWCNTs的拉曼圖像疊加(左，每個SWCNTs位置周圍的方框突出顯示)。(圖片由研究人員提供)
    本研究中使用的材料已經被徹底表征:comocat合成的SWCNTs包有(GT)20.單鏈DNA寡聚物。dna結合作為細胞的生物分子掩膜——即使這種人工鏈不會被細胞識別——也大大增加了納米材料在水緩衝液中的溶解度，並抑製了納米管的聚結。
    Jedlicka和Rotkin解釋了這項工作的背景:“我們假設，納米管的存在，在優化的濃度和外部條件下，可以上調自然細胞命運過程的某些方麵，可以利用這些方麵進一步了解該係統，在未來可以用於開發改進的納米傳感器和傳輸療法。”“這需要對納米管-細胞係統進行細胞和分子規模的分析，以理解細胞發育行為的改變對潛在的基於納米材料的治療的反應，以及細胞-材料相互作用對這些治療的下遊影響。”
    該團隊的研究主要集中在SWCNTs進入細胞的方式，以及內化如何根據細胞的相態發生變化。盡管在這一領域已經做了所有的研究，內吞機製和途徑的細節方麵仍然不完全了解。就科學家對swcnt -細胞相互作用的了解程度而言，這些信息大多是在細胞具有不同年齡(即每個細胞處於細胞周期的哪個階段)的整個細胞群體中平均的，或者是在年齡隨機的單個細胞中平均的。
    Jedlicka指出:“這些進入機製伴隨著各自的刺激，觸發各種下遊細胞反應和相應的細胞信號轉導變化。”“不出所料，這導致了對細胞生長和發育至關重要的生化變化，以及細胞固有的動態內部成分重組。”
    研究人員在這項研究中的總體結果與以下假設密切相關:納米材料通過不止一種方法進入細胞，而且不止一種內吞作用方法可以負責單一貨物的攝取。
    展望未來，該團隊的下一個研究將集中在CNTs影響細胞分化的機製．這項研究將研究傳統的細胞分化方法在體外相比於碳納米管驅動的分化。這將有助於評估納米管與細胞相互作用的機製是否類似於細胞分化的自然內部驅動因素，從而可以繪製信號通路圖，並評估圍繞基因上下調控的任何潛在挑戰。
    “將我們的方法擴展到其他類型的細胞和其他類型的納米材料，當然是實現這些目標的正確方式，”羅特金總結道。“這是一個非常大的工作量，我們的團隊無法獨自完成。這取決於科學界對這一領域的貢獻。”
    “至於我們自己，”他補充說，“我們希望對細胞內部的過程有更深入的了解，可能會使用高分辨率、非破壞性的光學表征技術，如拉曼顯微鏡(見例如:微拉曼光譜作為納米材料在納米摩爾濃度水平上的長期胞內研究的一種可行工具)和散射掃描近場光學顯微鏡(sSNOM)(例如:多維成像揭示了在垂直2dm異質結構中控製多模態無標記生物傳感的機製)。”
    通過邁克爾是英國皇家化學學會出版的三本書的作者:
    納米社會:推動技術的邊界，
    納米技術:微小的未來,
    納米工程:使技術隱形的技能和工具
    版權© Nanowerk

    成為重點報道的特邀作者!加入我們不斷壯大的團隊客人的貢獻者．你是否剛剛發表了一篇科學論文或有其他令人興奮的發展與納米技術社區分享?以下是如何在www.375ssc.com上發表文章．
    Baidu
    map