治療性外源大分子（如多糖、蛋白質(zhì)、RNA、DNA和藥物分子等）的細(xì)胞傳輸是生物科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)工程研究中的一種重要手段，能夠有效用于細(xì)胞工程以及癌癥等多種疾病的治療。關(guān)于外源大分子的細(xì)胞傳輸方法的研究也一直受到各國科研工作者的密切關(guān)注。目前常用的傳輸方法往往難以同時(shí)滿足高傳輸效率和低細(xì)胞毒性這兩個(gè)基本條件。因此，如何在保證傳輸安全性、減小細(xì)胞毒性的前提下提高外源大分子的細(xì)胞傳輸效率是目前該領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

蘇州大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)部大分子與生物表界面實(shí)驗(yàn)室（MacBio）在多年以來生物材料表界面的研究積累之上，開發(fā)了一種基于表面輔助光致穿孔實(shí)現(xiàn)外源大分子向細(xì)胞內(nèi)傳輸?shù)姆椒?。該方法巧妙利用了納米材料表面在近紅外激光照射下產(chǎn)生的光熱效應(yīng)，在沒有外加載體，不損失細(xì)胞活性的前提下，實(shí)現(xiàn)了多種不同種類外源大分子（包括多糖分子、質(zhì)粒DNA）向多種細(xì)胞的傳輸。對于常規(guī)細(xì)胞系（如HeLa細(xì)胞），該方法可以實(shí)現(xiàn)對多糖分子與質(zhì)粒DNA近99%的傳輸效率，且很好地保持了細(xì)胞活性。對于難轉(zhuǎn)染的細(xì)胞系，例如小鼠胚胎成纖維細(xì)胞（mEFs），該方法在沒有載體的情況下的轉(zhuǎn)染效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于商品化轉(zhuǎn)染試劑Lipofectamine 2000（53% 對19%）。而對于應(yīng)用Lipofectamine2000更難轉(zhuǎn)染的人臍帶靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVECs），在Lipofectamine2000復(fù)合的基礎(chǔ)上結(jié)合該方法，可以將轉(zhuǎn)染效率從8%大幅提升到44%。更重要的是，由于本體系中材料表面上的納米粒子彼此緊密結(jié)合，該方法能夠有效避免由于單個(gè)納米粒子進(jìn)入細(xì)胞而導(dǎo)致的潛在細(xì)胞毒性問題。該方法不同于傳統(tǒng)的大分子傳輸方法（如載體法、電轉(zhuǎn)法等），通過優(yōu)化條件，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)高細(xì)胞活性與高轉(zhuǎn)染效率，為外源性大分子的細(xì)胞傳輸提供了一種可靠的新方法。

圖1 表面輔助光致穿孔實(shí)現(xiàn)外源大分子向細(xì)胞內(nèi)的傳輸?shù)氖疽鈭D

圖2 表面輔助光致穿孔方法實(shí)現(xiàn)GFP向mEFs細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)染與Lipofectamine 2000復(fù)合轉(zhuǎn)染效率對照

圖3 Lipofectamine 2000復(fù)合結(jié)合表面輔助光致穿孔方法后實(shí)現(xiàn)GFP向HUVECs細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)染與單純Lipofectamine 2000復(fù)合轉(zhuǎn)染效率對照

該研究成果近期作為內(nèi)封面（Inside Front Cover）文章在《功能材料》（Advanced Functional Materials）雜志上報(bào)道，共同*作者是博士生呂仲林和周峰博士，共同通訊作者是于謙副教授和陳紅教授，同時(shí)已申報(bào)國家發(fā)明。目前該技術(shù)已由相關(guān)生物科技有限公司轉(zhuǎn)化，成功研制出了*代全自動(dòng)表面輔助光致穿孔大分子傳輸儀，不久的將來即可將該儀器推向需求市場。

該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、江蘇省自然科學(xué)基金和江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程資助項(xiàng)目的大力支持。