機能性磁気センサの細胞内操作と局所環境計測

功能性磁传感器的细胞内操纵和局部环境测量

基本信息

  • 批准号:
    14F04800
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.09万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2014
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2014-04-25 至 2016-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

磁場で操作可能な細胞内局所環境センサとして,300 nm及び750 nmの表面にアミノ基を有しかつ内部に磁性体が導入されたポリスチレン微粒子を基材とする磁性微粒子を用い,温度感受性の蛍光色素の一つであるFITCを表面に修飾してナノ温度センサを作製した.ナノ温度センサへの波長1064 nmの近赤外レーザの照射時のレーザ強度と温度上昇の関係を解析的及び実験的に調査した結果,レーザ強度と温度上昇の間には比例関係があり,300 nmのセンサでは約1℃/mW,750 nmのセンサでは約2.5℃/mWとなることを明らかにした.作製したナノ温度センサを,細胞膜を蛍光色素で修飾した犬の腎臓細胞(MDCK細胞)の細胞膜上に固定後レーザを照射した結果,センサ内部の磁性微粒子が発熱し,細胞膜を溶解することで細胞内に導入された.細胞内のセンサは三次元共焦点蛍光観察により確認した.以上より,任意のナノ温度センサを選択的かつ高速な細胞内導入に成功した.細胞内導入に要する時間はレーザの強度の依存し,28 mWのレーザ強度において,750 nmのセンサでは1秒未満,300 nmのセンサでは2秒未満でほぼ100%の細胞導入が可能であった.また,ビーズを導入した細胞の生死判別を行ったところ,300 nmのセンサにおいては28 mWのレーザ出力ではほぼ100%の細胞が生存したが,750 nmのセンサではレーザ出力の増加と共に細胞の生存率が低下することが確認された.以上のことより,低侵襲かつ高速な細胞導入の条件を明らかにした.
作为可通过磁场操作的细胞内局部环境传感器,我们使用基于聚苯乙烯微粒的磁性微粒,该微粒表面在300 nm和750 nm处具有氨基,并且内部引入了磁性材料,并使用温度敏感我们通过使用 FITC(一种染料)修饰表面,创建了一种纳米温度传感器。通过分析和实验研究了当纳米温度传感器受到波长为1064 nm的近红外激光照射时,激光强度与温度升高之间的关系,发现激光强度与温度升高之间存在比例关系。温升和 300 nm 据透露,对于 nm 传感器,输出功率约为 1°C/mW;对于 750 nm 传感器,输出功率约为 2.5°C/mW。将制作的纳米温度传感器固定在用荧光染料修饰的狗肾细胞(MDCK细胞)的细胞膜上,然后用激光照射,传感器内部的磁性颗粒产生热量并产生温度。溶解细胞膜,导致细胞融化。通过三维共焦荧光观察证实细胞内传感器。综上所述,我们成功地将任意纳米温度传感器选择性且快速地引入细胞中。细胞内导入所需的时间取决于激光强度;在 28 mW 的激光强度下,使用 750 nm 传感器可在不到 1 秒内实现几乎 100% 的细胞导入,而使用 300 nm 传感器则可在不到 2 秒内实现。此外,当我们确定引入微珠的细胞的活力时,使用 300 nm 传感器在 28 mW 的激光输出下几乎 100% 的细胞存活,但使用 750 nm 传感器时,细胞在激光输出时存活。已确认产量增加。综上所述,我们已经明确了微创、高速细胞导入的条件。

项目成果

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专著数量(0)
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会议论文数量(0)
专利数量(0)
Continuous-wave laser-assisted injection of single magnetic nanobeads into living cells
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  • DOI:
    10.1016/j.snb.2016.01.149
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Jing Zhong; Hengjun Liu; Hisataka Maruyama; Taisuke Masuda; Fumihito Arai
  • 通讯作者:
    Fumihito Arai
Optical heating of metallic nanoparticles for fast injection of nanoscale sensor into living cells
金属纳米粒子的光学加热将纳米级传感器快速注入活细胞
  • DOI:
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Jing Zhong; Hengjun Liu; Hisataka Maruyama; Fumihito Arai
  • 通讯作者:
    Fumihito Arai
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