新型电穿孔方法可温和转染贴壁细胞[创新技巧]

如今，意大利理工学院的Michele Dipalo和Francesco De Angelis领导的研究团队开发出一种新颖的中空纳米电极，可以克服传统电穿孔方法的问题。这项成果于8月发表在《Scientific Reports》上。

电穿孔是一种成熟的方法，可将外源分子导入培养细胞中。这个过程大家都很熟悉，是将一系列电脉冲施加在细胞上，导致细胞膜上形成非常小的孔，这样核酸、蛋白质和药物等分子就能进入细胞。

传统的电穿孔是利用大的扁平电极，将高电场施加到培养基中的细胞。然而，如果孔径太大或时间太长，可能造成相当一部分的细胞死亡。即使精心优化，情况也未必能改善。因此，电穿孔往往带给人们高毒性的印象。

近来，一些研究人员利用中空纳米结构改善了贴壁细胞的电穿孔。这些结构有着纳米大小的尖端，它们集中了所施加的电场，可以将电压从几百伏大大降低至几伏。不过这种方法也存在一些问题，包括培养基中的分子可能无意中进入细胞，以及电压仍然有点高，会造成水的电解，导致可能损伤细胞的活性氧（ROS）产生。

如今，意大利理工学院的Michele Dipalo和Francesco De Angelis领导的研究团队开发出一种新颖的中空纳米电极，可以克服这些问题。这项成果于8月发表在《Scientific Reports》上。

（图片来自原文）

研究人员在薄薄的氮化硅膜上形成了3D中空纳米通道。他们接着用金包被了氮化硅膜和纳米通道，以便提供导电性，并兼容细胞生长。最后一步是使用环氧聚合物SU8的绝缘层覆盖镀金表面，这样只有纳米通道的尖端突出，形成中空的纳米电极。

这些纳米电极是整个平台的关键所在，因为在施加电脉冲时，它们作为电极，同时还允许分子在电穿孔期间通过。细胞牢牢粘附在纳米电极上。绝缘层确保电穿孔仅仅在纳米通道接触细胞的尖端发生。这些尖端部分只有纳米大小，因此可在低至1.5 V的电压下形成强电场，避免了活性氧的形成。

研究人员发现，当细胞在纳米电极的顶端生长时，它们的活力没有任何变化。之后，他们以10秒脉冲串（20 kHz，2 V）对NIH-3T3细胞进行电穿孔，发现转染效率高达80%，而且细胞存活率高于98%。之后，他们又成功对HL-1心肌细胞这种难转染的细胞进行电穿孔。

作者认为，这种基于中空纳米电极的电穿孔新方法能够温和、可控地将各种分子导入贴壁培养的细胞内部。（生物通  余亮）

原文检索

Soft electroporation for delivering molecules into tightly adherent mammalian cells through 3D hollow nanoelectrodes

Scientific Reports 7, Article number: 8524 (2017)