日前，加州大学洛杉矶分校（UCLA）的工程师和医生制造出了一种新型设备，该设备或可帮助科研人员研究疾病的机理，能让研究人员得到更好的细胞内部图像，对医学研究和生物学研究都有重大意义。

 

由Eric Pei-Yu Chiou教授领导的团队设计的设备，每分钟能向100,000个细胞输送纳米颗粒、酶、抗体和病毒，远高于现有技术的水平。（来源：Eric Pei-Yu Chiou教授）

日前，加州大学洛杉矶分校（UCLA）的工程师和医生制造出了一种新型设备，该设备或可帮助科研人员研究疾病的机理，能让研究人员得到更好的细胞内部图像，对医学研究和生物学研究都有重大意义。

这款新研发出来的设备每分钟能向100,000个哺乳动物细胞运输诸如纳米颗粒、酶、抗体和其他“大尺寸”货物，大大超过现有技术的水平，之前每分钟仅能向一个细胞运输。

该成果发表在4月6号的期刊《自然方法》上，论文的通讯作者Eric Pei-Yu Chiou是UCLA力学和航天力学系和生物工程系的副教授。论文的合作者包括工程系的学生和教授，还有UCLA医学系的教授。

在此之前，向细胞中输送大分子“货物”只能通过微量移液器来实现，而且输送的分子尺寸仅为1微米左右，速度也比新方法慢很多。而其他输送物质的方法，像利用病毒作媒介和一些化学方法，仅在运输几个纳米的小分子时比较现实。(1纳米是1微米的千分之一。)

这款新设备被称为生物光子激光外科手术工具，亦即BLAST，是一块有着排列整齐的微米级孔洞的硅片，每个孔洞旁都涂有不均匀的半圆形钛涂层。在孔洞内就是包裹着大分子“货物”的特殊液体。

研究人员利用激光脉冲来加热钛涂层，让与细胞接触的水层瞬间沸腾，破坏细胞膜，使得细胞膜出现裂沟，该过程耗时仅百万分之一秒。出现的裂沟能让包裹着大分子颗粒的液体在细胞膜自愈前挤进细胞。激光能在10秒内扫过整个硅片。

Chiou教授说这一方法成功的关键在于在细胞膜上快速地、精确地切出一道口子。他说：“你切得越快，在细胞膜上造成的扰动就越少。” Chiou教授同时还是加州纳米技术研究所的一员。

能向细胞内输送大分子物质意味着先前很多不能进行的科研项目能够进行了。例如，像细胞内注入线粒体，就能加快该细胞的新陈代谢，帮助科学家研究由突变线粒体DNA导致的疾病。

这项成果还有助于科学家弄清与病菌代谢活动息息相关的各种基因的功能，也有助于弄明白细胞对这些病菌的防御机制。

Chiou说：“现在你可以向细胞内运输任何尺寸的物质，你甚至可以一股脑把你想注入的物质全塞进去。”

论文的共同作者，儿科和发育病理学的研究室主任，Michael Teitell教授说：“利用这种新方法，你就能确定目标病原体以研发出针对性的新药，你也能通过这种方法弄清楚病菌集群间的相互作用是如何做到高效传染的，以及它们高效的细胞反应是如何做到的。”

该设备一次能向100,000个细胞运输“货物”，因此一个芯片就足以满足实验中细胞反应的统计学分析。

该研究由加州大学生物技术发展基金、国立卫生研究院和美国国家科学基金会提供资金支持。

新材料在线编译整理——翻译：梁佳晟    校对：摩天轮