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滿足高傳輸效率和低細胞毒性這兩個基本條件。因此，如何在保證傳輸安全性、減小細胞毒性的前提下提高外源大分子的細胞傳輸效率是目前該領(lǐng)域的一個研究熱點和難點。

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驗室（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現(xiàn)外源大分子向細胞內(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，不損失細胞活性的前提下，實現(xiàn)了多種不同種類外源大分子（包括多糖分子、質(zhì)粒DNA）向多種細胞的傳輸。對于常規(guī)細胞系（如HeLa細胞），該方法可以實現(xiàn)對多糖分子與質(zhì)粒DNA近99%的傳輸效率，且很好地保持了細胞活性。對于難轉(zhuǎn)染的細胞系，例如小鼠胚胎成纖維細胞（mEFs），該方法在沒有載體的情況下的轉(zhuǎn)染效率遠遠優(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納米粒子進入細胞而導(dǎo)致的潛在細胞毒性問題。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，能夠同時實現(xiàn)高細胞活性與高轉(zhuǎn)染效率，為外源性大分子的細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現(xiàn)外源大分子向細胞內(nèi)的傳輸?shù)氖疽鈭D

圖2 表面輔助光致穿孔方法實現(xiàn)GFP向mEFs細胞內(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現(xiàn)GFP向HUVECs細胞內(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，同時已申報國家發(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)工程資助項目的大力支持。