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

• 批准号: 14F04800
• 负责人: 新井 史人
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Nagoya University
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14F04800/
• 关键词: ナノ・マイクロメカトロニクス

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．

Magnetic field で operation may セ な intracellular bureau environment ン サ と し て, 300 nm and 750 nm び の surface に ア ミ ノ を has an し か つ internal に magnetic body が import さ れ た ポ リ ス チ レ ン particles を substrate と す る magnetic particles を い, Temperature-sensitive <s:1> 蛍 light pigment <s:1> である であるFITCを surface に modification <s:1> temperature セ サを サを fabrication た た. ナ ノ temperature セ ン サ へ の wavelength of 1064 nm の nearly bare outside レ ー ザ の light の レ ー ザ strength と temperature rise の masato を parse and び be 験 に survey し た results, レ ー ザ strength と temperature rise between の に は proportion masato is が あ り, 300 nm の セ ン サ で は about 1 ℃ / mW, 750 nm セ セ サで サで サで approximately 2.5 ° c /mWとなる となる とを bright ら に に た た. Cropping し た ナ ノ temperature セ ン サ を, cell membrane を 蛍 photopigment で modified し crucial の た dog kidney cells (MDCK cells) の membrane after に fixed レ ー ザ を irradiation し た results, セ ン サ internal の magnetic particles が 発 し heat, cell membrane を dissolved す る こ と で intracellular に import さ れ た. The intracellular <s:1> サ サ サ サ サ three-dimensional confocal 蛍 light 観 examination によ confirms た た. The above よ よ, at any ナノ ナノ temperature セ サを サを サを select 択, and the な <s:1> high-speed な intracellular introduction に is successful at た た. Intracellular import に to す る time は レ ー ザ の の dependent し intensity, 28 mW の レ ー ザ strength に お い て, 750 nm の セ ン サ で は 1 second against, 300 nm の セ ン サ で は 2 seconds, not against で ほ ぼ 100% の cells may import が で あ っ た. ま た, ビ ー ズ を import し の た cell death line discriminant を っ た と こ ろ, 300 nm の セ ン サ に お い て は 28 mW の レ ー ザ output で は ほ ぼ 100% が の cell survival し た が, 750 nm の セ ン サ で は レ ー ザ output の raised と requirement by low total が の に cell survival す る こ と が confirm さ れ た. The above are <s:1> <s:1> とよ とよ, low-invasion and low-high-speed な cell introduction <s:1> conditions を, ら, に and た.

项目成果

Continuous-wave laser-assisted injection of single magnetic nanobeads into living cells

• DOI: 10.1016/j.snb.2016.01.149
• 发表时间: 2016-07-01
• 期刊: SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL
• 影响因子: 8.4
• 作者: Zhong, Jing;Liu, Hengjun;Arai, Fumihito
• 通讯作者: Arai, Fumihito