基于遥控机械力的重要生物分子的跨细胞膜导入

• 作者: 冯磊 刘晓冬 李彬 杨晟 王颖奇 胡明峰 葛琳
• 来源期刊: 北京生物医学工程
• 学科: 医学
• 关键词: 跨膜运输 磁纳米颗粒 机械敏感离子通道 磁控系统 超声微泡致孔
• 年，卷（期）: 2016,（3）
• 所属期刊栏目: 论著
• 页码范围: 226-230
• 页数: 5页
• 分类号: R318.04
• 字数: 3354字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1002-3208.2016.03.02

摘要

目的 生物医学基础研究及其实践应用日益需要在分子、细胞与系统、活体间建立直接的关联,解决方案之一是利用非接触方式远程控制细胞生命过程,当前受到广泛关注的光基因学等手段即为此方面的重要突破性进展.研究中的核心问题是如何实现在细胞乃至分子水平上对关键生命物质及生物学过程进行远程调控.为此,基于磁场和超声施加机械力,并辅助以超声微泡、磁纳米颗粒以及机械敏感通道,提出实现细胞远程控制的新型解决方案.方法 使用超声输出设备对细胞膜周边的微泡施加机械力,以黄色荧光蛋白(yellow fluorescent protein,YFP)标记的DNA作为转基因标记物,测试不同条件下DNA跨膜进入细胞的效率.运用化学合成法合成磁纳米颗粒,使用电磁铁作为磁控系统,利用细胞钙成像实验监测机械力敏感离子通道的开放情况.结果 在机械刺激作用下,细胞外液中的YFP质粒可以跨膜进入细胞并有效表达.与细胞共培养的磁纳米颗粒在电磁场的作用下,致使机械敏感离子通道开放、钙离子进入细胞及钙成像荧光上升.结论 基于遥控机械力能够实现生物分子跨膜运送的远程控制.通过超声波(强度＞0.6 W/cm2)诱发微泡爆破从而施加机械冲击并在细胞膜上成孔,实现了DNA跨细胞膜导入及有效表达.磁纳米颗粒通过可调控电磁场(18～20 V,＞30 mT)对细胞膜施加机械刺激,通过内源性机械敏感机制引起钙电流及膜兴奋性的增加,从而实现跨膜钙信号的远程控制.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	刘晓冬	清华大学医学院生物医学工程系	10	209	4.0	10.0
2	冯磊	清华大学医学院生物医学工程系	2	1	1.0	1.0
4	杨晟	清华大学电机工程与应用电子技术系	4	2	1.0	1.0
5	王颖奇	清华大学医学院生物医学工程系	2	0	0.0	0.0
6	胡明峰	清华大学医学院生物医学工程系	1	0	0.0	0.0
7	葛琳	清华大学医学院生物医学工程系	1	0	0.0	0.0
10	李彬		1	0	0.0	0.0