金纳米棒靶向的激光细胞微手术及其机理研究

现代生命科学的发展在很大程度上依赖于对活细胞的加工和操纵，激光细胞微手术是一个强有力的工具，但如何有效控制细胞损伤精度是细胞微手术方法中亟待解决的一个关键问题。本项目提出采用具有强自限性效应的金纳米棒作为光吸收介质，通过特异性抗体靶向细胞，激光照射后实现细胞损伤精度纳米尺度可控的目标。重点开展纳米金靶向的激光细胞微手术的机理研究。通过高分辨率散射检测器，电导测定膜片钳技术以及单个纳米金粒子可视化技术观察微现象，研究纳米金靶向的细胞与激光的相互作用机理，建立激光照射过程中等离子体形成、纳米金的等离子体吸收以及纳米金及其周围组织的动态温度分布模型，为实现基于金纳米棒的可控细胞微手术提供理论指导。本方法的实现对于突破制约激光细胞操作手术研究进一步发展的"瓶颈"，扩展细胞微手术在细胞生物学领域中的应用，如细胞骨架动力学、活细胞内细胞器手术、非病毒基因转染等都具有重要的科学意义和实用价值。

现代生命科学的发展在很大程度上依赖于对活细胞的加工和操作，激光细胞微手术是一个强有力的工具，但如何有效控制细胞损伤精度是细胞微手术方法中亟待解决的关键问题。本项目采用具有强自限性效应的金纳米棒作为光吸收介质，通过抗原抗体靶向结合，激光照射后实现了细胞损伤尺度可控的目标。重点开展了纳米金靶向的激光细胞微手术的机理研究。通过高分辨散射检测器，研究了纳米金靶向的细胞与激光的相互作用机理，建立了激光照射过程中等离子体形成、纳米金的等离子吸收以及纳米金及其周围组织的动态温度模型。具体工作为：首先采用金种子法制备了金纳米棒，然后通过PEG的置换，消除了制备纳米金过程中CTAB的毒性影响，并进行了包括电子显微镜，紫外可见光谱，拉曼光谱等表征。其次，金纳米棒制备完成后，我们把金纳米棒与Erbitux抗体结合，并通过四种方法，紫外可见光谱，二抗荧光法，银染法以及多光子显微镜荧光寿命法，检测纳米金与抗体结合的稳定性，纳米金与细胞结合的稳定性。然后，结合纳米金棒后的细胞通过激光照射，分别把100KDa的荧光分子和带荧光的抗体转入细胞，实验结果表明，纳米金棒确实发挥了其自限性效应，在很宽的激光参数范围内，不会导致细胞死亡。最后，我们在德国构建的空化气泡测量系统的基础上，获得测量数据并分别建立了短脉冲光致击穿温度演变模型，空化气泡散射动力学模型，激光与纳米金球耦合的散射信号模型。

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