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：
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

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．

作为可以通过磁场操作的局部细胞环境传感器，我们使用基于聚苯乙烯细颗粒的磁性颗粒在300 nm和750 nm的表面上使用氨基粒子，并在其中引入了磁性物质，并用FITC修改了表面，并将温度敏感的荧光染料（创建纳米含量染料）创建，以创建纳米含量传感器。经过分析和实验研究，对激光强度与温度升高的关系与近红外激光辐射，波长与纳米温度传感器的波长为1064 nm，据显示，激光强度和温度升高的300 NM传感器之间存在比例的关系，大约1°C/MW和750 nm c inm c/mm c/mm c/m c/m c/m c/m c。制备的纳米温度传感器固定在用荧光染料修饰的细胞膜的狗肾细胞（MDCK细胞）的细胞膜上，然后用激光照射。结果，传感器内部的磁颗粒会产生热量，并将细胞膜裂解并引入细胞中。细胞内传感器通过三维共聚焦荧光观察证实。从以上，我们成功地选择性地，快速地将任何纳米温度传感器引入细胞中。细胞内引入所需的时间取决于激光强度，并且在激光强度为28 mW时，对于750 nm传感器，几乎100％的细胞转移可能会在不到1秒钟内进行，而300 nm传感器的传感器不到2秒。此外，当我们确定引入珠的细胞的生命和死亡时，已经证实，在300 nm传感器中，几乎100％的细胞以28 mW激光输出存活，但是细胞存活率随着750 nm传感器的激光输出的增加而降低。从上面，阐明了微创和快速细胞引入的条件。