吴静娴同学为第一作者在ACS Applied Materials & Interfaces上发表研究论文

A Two-in-One Platform for High-Efficiency Intracellular Delivery and Cell Harvest: When Photothermal Agent Meets Thermoresponsive Polymer

• JingxianWu,Yanjun Zheng, Shuaibing Jiang, Yangcui Qu, Ting Wei, Wenjun Zhan, Lei Wang, Qian Yu*, Hong Chen*.

• ACS Applied Materials & Interfaces, 2019, 11, 12357-12366.

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.9b01586

将外源性分子导入细胞从而调控细胞的行为与功能在基础生物研究以及工业生产和临床应用中都起着重要的作用。体外细胞内分子传递体系在细胞疗法、诱导多功能干细胞制备等生物医疗领域中被广泛应用。根据外源性分子穿过细胞膜方式的不同，细胞内分子传递体系主要可分为载体法和破膜法这两大类。载体法利用载体包裹外源性分子，促进外源性分子被胞吞进入细胞，但通常存在传递效率低、细胞毒性大、通用性较差等缺点。相比之下，物理破膜法通过增强细胞膜通透性的方式将外源性分子传递到细胞内部，在细胞系通用性以及可传递分子种类的普适性方面具有明显优势。另外，除了分子传递效率和细胞毒性，如何将携带外源性分子的细胞高效且无损地收获下来同样是一个重要问题，因为其直接影响到改造后细胞的后续应用。比如在细胞疗法中，我们需要将改造后的细胞重新打入病人体内；在组织工程中，处理之后的细胞需重新被种植到支架表面进行培养。在本工作中，我们以聚多巴胺（polydopamine，PDA）作为光热基材，聚N-异丙基丙烯酰胺（Poly(N-isopropylacrylamide)，PNIPAAm）作为温敏性细胞释放层，设计了一种通用性强、分子传递效率高、细胞活性好且细胞可收获的细胞内分子传递体系。在近红外光照射下，PDA可将光能转化为热能，从而使表面温度升高而增强细胞膜的通透性，并促进外源性分子进入细胞，而后，利用PNIPAAm聚合物在不同温度下的亲疏水性变化，收获光热基材表面携带外源性分子的细胞，并将其重新培养。实验结果表明，该体系可向Hela细胞以及难转染细胞小鼠胚胎成纤维细胞（mouse embryonic fibroblasts，mEFs）、人脐静脉内皮细胞（human umbilical vein endothelial cells，HUVECs）和小鼠树突状细胞（mouse dendritic cells，mDCs）中传递右旋糖酐、牛血清白蛋白（bovine serum albumin，BSA）、质粒DNA（plasmid DNA，pDNA）等多种不同尺寸的外源性分子，分子传递效率均达到90%以上，远高于商业化的转染试剂Lipofectamine2000。携带外源性分子的细胞可通过降低温度被收获下来，并重新进行培养。我们还向HUVECs中传递了功能性的pZNF580用于促进内皮细胞的增殖速率，进一步证明了该分子传递体系在实际应用中的潜在价值。