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千亿_鉴黑担保 / 行业新闻 / “为细胞做手术” 天大应用MEMS技术突破靶向细胞药物导入世界难题

“为细(xi)胞(bao)做手(shou)术(shu)” 天大应用MEMS技术(shu)突破靶(ba)向(xiang)细(xi)胞(bao)药(yao)物导(dao)入世界难题

发布(bu)日(ri)期:2017-04-27


本站(zhan)讯  (记者  靳莹)近(jin)(jin)日,天(tian)津大(da)学(xue)精仪(yi)学(xue)院微(wei)(wei)技(ji)术(shu)(shu)(shu)团队在细(xi)胞靶向(xiang)药物(wu)导入(ru)(ru)方(fang)向(xiang)取得了(le)重要突破,在国际(ji)上首次提出了(le)“应用微(wei)(wei)机电(dian)系统(MEMS)薄膜谐振器(qi)激发(fa)‘特高超声波(千兆赫兹)’进(jin)行靶向(xiang)细(xi)胞药物(wu)导入(ru)(ru)”的新技(ji)术(shu)(shu)(shu),“为细(xi)胞做手(shou)术(shu)(shu)(shu)”,实现了(le)多种分子对细(xi)胞的精准导入(ru)(ru),为传统的靶向(xiang)药物(wu)导入(ru)(ru)技(ji)术(shu)(shu)(shu)提供了(le)一(yi)种全新的方(fang)法,拓展了(le)微(wei)(wei)机电(dian)系统技(ji)术(shu)(shu)(shu)在生(sheng)命科学(xue)中的应用。相(xiang)关研究成果于近(jin)(jin)日在线发(fa)表(biao)在微(wei)(wei)纳技(ji)术(shu)(shu)(shu)领域国际(ji)权威(wei)学(xue)术(shu)(shu)(shu)刊物(wu)《Small》上。
  将目(mu)标药(yao)物(wu)(wu)(wu)(wu)分子(zi)、治(zhi)疗(liao)基(ji)因和蛋白等(deng)外源分子(zi)精准高效地导入(ru)细(xi)胞(bao)(bao)内部是现(xian)(xian)代(dai)精准医疗(liao)和细(xi)胞(bao)(bao)分子(zi)生物(wu)(wu)(wu)(wu)学(xue)(xue)研究(jiu)中的(de)重要技术。传统的(de)细(xi)胞(bao)(bao)导入(ru)依赖化(hua)学(xue)(xue)药(yao)物(wu)(wu)(wu)(wu)或(huo)者电学(xue)(xue)刺激,比如我们熟知(zhi)的(de)“化(hua)疗(liao)”,这(zhei)样(yang)不仅无法进(jin)行选(xuan)择(ze)性(xing)药(yao)物(wu)(wu)(wu)(wu)导入(ru),使用(yong)中还会引(yin)起“细(xi)胞(bao)(bao)免疫应(ying)答”,破坏健康细(xi)胞(bao)(bao),产生较(jiao)大的(de)副作(zuo)用(yong)。而微纳(na)器(qi)件具(ju)备体积小、功耗低等(deng)优点(dian),可植(zhi)入(ru)体内实现(xian)(xian)选(xuan)择(ze)性(xing)细(xi)胞(bao)(bao)药(yao)物(wu)(wu)(wu)(wu)导入(ru),使用(yong)微纳(na)技术实现(xian)(xian)单细(xi)胞(bao)(bao)药(yao)物(wu)(wu)(wu)(wu)导入(ru)已成为现(xian)(xian)代(dai)分子(zi)生物(wu)(wu)(wu)(wu)学(xue)(xue)研究(jiu)的(de)热点(dian)。
  微(wei)(wei)机(ji)(ji)电(dian)系统(MEMS)是指尺(chi)寸在0.5-500微(wei)(wei)米的(de)(de)(de)(de)可动(dong)元件构(gou)成的(de)(de)(de)(de)微(wei)(wei)机(ji)(ji)电(dian)系统。天津大学微(wei)(wei)技术团队在国家千人(ren)专家庞(pang)慰教授(shou)的(de)(de)(de)(de)带领和国家青年千人(ren)专家段学欣教授(shou)、王艳(yan)艳(yan)副教授(shou)等(deng)团队成员的(de)(de)(de)(de)共同努力下,开展了大量微(wei)(wei)机(ji)(ji)电(dian)谐振器(qi)、传感(gan)器(qi)与执行器(qi)研(yan)究并向生命(ming)科(ke)学等(deng)领域延伸,取得了一批具备自主(zhu)知识产权(quan)的(de)(de)(de)(de)高水平科(ke)研(yan)成果。
  “应用(yong)微(wei)机电系统(MEMS)薄膜谐振(zhen)器(qi)激(ji)发‘特高(gao)(gao)超声(sheng)波(bo)(千兆赫(he)兹(zi))’进行靶向细(xi)胞(bao)(bao)药(yao)物(wu)(wu)导入(ru)”技术是(shi)研究团(tuan)队(dui)通过谐振(zhen)器(qi)激(ji)励产(chan)生“特高(gao)(gao)超声(sheng)波(bo)”,利用(yong)“特高(gao)(gao)超声(sheng)波(bo)”的振(zhen)动(dong)高(gao)(gao)效稳(wen)定地(di)在细(xi)胞(bao)(bao)膜上形成小孔,诱导外源物(wu)(wu)质,如靶向药(yao)物(wu)(wu)或基因分(fen)子进入(ru)细(xi)胞(bao)(bao)。特高(gao)(gao)超声(sheng)波(bo)对细(xi)胞(bao)(bao)膜的振(zhen)动(dong)压力(li)约是(shi)一般超声(sheng)波(bo)的60倍,能(neng)够更加均匀的使细(xi)胞(bao)(bao)膜受力(li),从而实现外源物(wu)(wu)质可控、精准地(di)导入(ru)细(xi)胞(bao)(bao)及细(xi)胞(bao)(bao)核,且本(ben)身对细(xi)胞(bao)(bao)无毒(du)副作用(yong)。
  研究团(tuan)队利用数学(xue)和(he)物(wu)理模型对高频(pin)体(ti)声波在液体(ti)中对细(xi)胞的(de)(de)作用进行(xing)了理论仿真,揭示了其(qi)致细(xi)胞膜结构改变(bian)的(de)(de)物(wu)理机理,并在实验(yan)室中,针对不同(tong)浓度、不同(tong)尺寸,不同(tong)类别的(de)(de)外源物(wu)质开(kai)展了细(xi)胞导(dao)入(ru)实验(yan),证实该(gai)系统(tong)高效率、功耗低、多样化(hua),导(dao)入(ru)位置可(ke)控,并可(ke)实现多靶点、定(ding)向(xiang)化(hua)、单细(xi)胞的(de)(de)药物(wu)导(dao)入(ru),具有传统(tong)药物(wu)导(dao)入(ru)技(ji)术(shu)不可(ke)比拟的(de)(de)优点,将对医学(xue)体(ti)内药物(wu)治疗和(he)细(xi)胞分子生物(wu)学(xue)等(deng)方向(xiang)的(de)(de)研究产(chan)生重要的(de)(de)影响。
  文章(zhang)在线发(fa)(fa)表后,研究团队立即收到学(xue)界大量反馈信息和(he)评议(yi):美(mei)国一(yi)(yi)位医学(xue)院教(jiao)授认为,“特高(gao)超声技术(shu)(shu)可(ke)控性高(gao),使用(yong)方(fang)便(bian)。通过调(diao)控振动参(can)数(shu)和(he)振动源(yuan)与(yu)细(xi)胞(bao)(bao)之间的(de)距离,可(ke)以(yi)有效(xiao)调(diao)整在细(xi)胞(bao)(bao)膜打孔(kong)的(de)程度。该技术(shu)(shu)适(shi)用(yong)面广(guang),经(jing)检测可(ke)以(yi)有效(xiao)的(de)促进(jin)小(xiao)分(fen)子化学(xue)药(yao)品,单(dan)链DNA,双联DNA以(yi)及(ji)闭合环状质粒的(de)进(jin)入(ru)(ru)细(xi)胞(bao)(bao),且转染效(xiao)果极高(gao)。此外这(zhei)(zhei)项技术(shu)(shu)也(ye)可(ke)应(ying)用(yong)于96孔(kong)板,易于多个(ge)实验组(zu)同时(shi)进(jin)行处(chu)理。”加拿大一(yi)(yi)位生物(wu)(wu)化学(xue)教(jiao)授认为这(zhei)(zhei)项工作“在国际上(shang)(shang)首次提(ti)出了(le)应(ying)用(yong)MEMS薄膜谐振器激发(fa)(fa)GHz体(ti)声波在细(xi)胞(bao)(bao)膜上(shang)(shang)穿(chuan)孔(kong)并进(jin)而实现进(jin)行细(xi)胞(bao)(bao)的(de)药(yao)物(wu)(wu)导(dao)入(ru)(ru)的(de)新技术(shu)(shu),为细(xi)胞(bao)(bao)的(de)药(yao)物(wu)(wu)导(dao)入(ru)(ru)和(he)基(ji)因转染提(ti)供了(le)一(yi)(yi)种全新的(de)方(fang)法(fa),开拓了(le)MEMS技术(shu)(shu)在生命(ming)科学(xue)体(ti)系中的(de)又一(yi)(yi)创新应(ying)用(yong)。”