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光热纳米纤维介导的光穿孔技术:温和高效的大分子细胞内递送新策略
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年01月23日 来源:Nature Protocols 13.1
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为解决光热纳米颗粒(NPs)直接接触细胞引发的安全与监管难题,研究人员开发了基于电纺纳米纤维(PEN)的光穿孔技术。该研究将光热NPs嵌入生物相容性纳米纤维中,通过光热效应诱导膜通透性,实现了多种细胞类型的高效大分子递送。相比电穿孔,PEN光穿孔技术更温和,能产生更具治疗潜力的基因工程细胞,为细胞治疗提供了新方案。
这项突破性研究展示了一种创新的光热电纺纳米纤维(PEN)平台,巧妙规避了传统光穿孔技术中光热纳米颗粒(NPs)与细胞直接接触的风险。通过将NPs封装在生物相容性电纺纤维基质中,当近红外激光照射时,NPs产生的局域光热效应可在贴壁细胞膜上形成瞬时孔隙,实现蛋白质、核酸等生物大分子的高效递送。
实验数据表明,这种"非接触式"光穿孔技术对原代T细胞的转染效率显著优于传统电穿孔,细胞存活率高达90%以上,且能保持更好的增殖能力和治疗效果。特别值得注意的是,经PEN处理的CAR-T细胞在动物模型中展现出更强的肿瘤清除能力,为个性化细胞治疗产品的标准化制备提供了新思路。
技术流程包含三个关键阶段:首先通过静电纺丝技术制备载有金纳米棒(AuNRs)的聚己内酯(PCL)纳米纤维;随后优化激光参数(脉宽10ns,能量密度30mJ/cm2)实现可控膜穿孔;最终完成从体外参数筛选到体内疗效验证的全流程标准化方案。整套系统兼容常规细胞培养操作,为临床级细胞工程产品的开发铺平了道路。