Photo-electroporation: versatile and massively parallel intracellular delivery using TiO2 nanotubes

光电穿孔：使用 TiO2 纳米管进行多功能且大规模并行的细胞内递送

• 批准号: 19F19365
• 负责人: 永井 萌土
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Toyohashi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-11-08 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19F19365/
• 关键词: 光電気穿孔法; ナノ秒パルスレーザ; オプトポレーション; ナノチューブ; 電気穿孔法; 酸化チタン

酸化チタンナノチューブは，ナノ秒パルスレーザーによる光穿孔と直流電源による電気穿孔を用いた細胞内送達のための汎用プラットフォームとなる可能性がある。酸化チタンナノチューブを使うことで，レーザーを用いたフォトポレーションやエレクトロポレーション技術による細胞内デリバリーを容易にし，より汎用的な細胞内デリバリー技術の構築につながる。豊橋技術科学大学にて，陽極酸化処理によってチタン基板上に酸化チタンナノチューブを形成した。これをX線光電子分光法（XPS）により，コアレベルと価電子帯のスペクトルを評価した。すると陽極酸化されたナノチューブには，酸素欠陥が存在することがわかった。上述のナノチューブを用いて，ナノ秒パルスレーザーの照射によりフォトポレーション実験を実施した。最初に酸化チタンナノチューブ（2時間，15Vで形成）上にHeLa細胞を培養した。パルス光を照射して，カーゴであるPropidium Iodide (PI)色素とデキストランFITCを送り込むことに成功した。酸素欠陥を持つナノチューブは，準金属や金属の特性を持つ可能性があり，ナノ秒パルスレーザー照射後の様々なメカニズムによる細胞内デリバリーを促進する。エレクトロポレーション実験の結果，直流電圧（7V）を印加することで，酸化チタンナノチューブ上のHeLa細胞にカーゴ（PI色素）を送り込むことに成功した。これらの結果は，酸化チタンナノチューブが，ナノ秒パルスレーザー（光照射）と直流電源（電気穿孔）を用いた細胞内送達のための汎用プラットフォームとなり得ることを示唆している。

氧化钛纳米管可能是使用带有纳米脉冲激光器的光功能和带有直流电源的电穿孔的通用平台。使用氧化钛纳米管使使用激光照相和电穿孔技术在细胞内传递变得更加容易，从而导致构建更通用的细胞内递送技术。氧化钛纳米管是通过Toyohashi Technology的阳极氧化治疗在钛基板上形成的。通过X射线光电子光谱（XP）评估了这一点，以评估核心水平和价带光谱。然后发现在阳极氧化纳米管中存在氧缺陷。使用上述纳米脉冲激光器辐照上述纳米管进行了光谱实验。首先将HeLa细胞培养在氧化钛纳米管上（在15 V时形成2小时）。该货物被成功地用脉冲光照射，并送出碘化丙啶（PI）染料和右旋丙糖。具有氧缺损的纳米管可能具有准金属和金属性能，并通过纳秒脉冲激光照射后通过各种机制促进细胞内递送。由于电穿孔实验，通过施加DC电压（7V），成功地将货物（PI染料）成功发送到氧化钛纳米管上的HeLa细胞。这些结果表明，氧化钛纳米管可以是使用纳秒脉冲激光器（光照射）和直流电源（电穿孔）的细胞内递送的通用平台。

项目成果

Can titanium oxide nanotubes facilitate intracellular delivery by laser-assisted photoporation?

• DOI: 10.1016/j.apsusc.2020.148815
• 发表时间: 2021-03
• 期刊: Applied Surface Science
• 影响因子: 6.7
• 作者: L. Mohan;Srabani Kar;Ren Hattori;Miho Ishii-Teshima;P. Bera;S. Roy;T. Santra;T. Shibata;M. Nagai

FABRICATION OF GOLD-NANORINGS FOR MASSIVELY PARALLEL INTRACELLULAR DELIVERY

用于大规模并行细胞内递送的金纳米环的制造

• 发表时间: 2020
• 作者: Loganathan Mohan ;Ren Hattori;Miho Ishii-Teshima;Sathish Sundar Dhilip Kumar;Srabani Kar;Tuhin Subhra Santra;Takayuki Shibata;and Moeto Nagai
• 通讯作者: and Moeto Nagai

Nanosecond Pulse Laser Mediated High Efficient Intracellular Delivery Using TiO2 Nanostructures

使用 TiO2 纳米结构进行纳秒脉冲激光介导的高效细胞内递送

• 发表时间: 2020
• 作者: Loganathan Mohan;Balasubramaniam Nandhini;Kar Srabani;Ganesan Keerthiga;Shinde Pallavi;Santra Tuhin Subhra;Shibata Takayuki;Nagai Moeto
• 通讯作者: Nagai Moeto

Effect of size and interparticle distance of nanoparticles on the formation of bubbles induced by nanosecond laser

• DOI: 10.1016/j.surfin.2022.101820
• 发表时间: 2022-06
• 期刊: Surfaces and Interfaces
• 影响因子: 6.2
• 作者: L. Mohan;Ren Hattori;Haipeng Zhang;Yuki Matsumura;T. Santra;T. Shibata;Sangjin Ryu;M. Nagai

豊橋技術科学大学 ハイスループットマイクロ・ナノ工学研究室

丰桥工业大学高通量微纳米工程实验室