面向高效可控细胞转染的微流控纳米电穿孔机理与方法研究

批准号:
51975107
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
彭倍
依托单位:
学科分类:
微纳机械系统
结题年份:
2023
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
彭倍
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中文摘要
纳米电穿孔具有电压低、孔径小、精度高的优点,能够在高效导入外源分子的同时最大程度地保留细胞的活性和功能,是一种前景广阔的细胞转染新方法。然而目前对于纳米电穿孔的机理研究尚不完善,缺乏有效的解决方案和实验方法以提高转染过程的导入率和细胞存活率,限制了这项技术的实用化。本项目在前一个自然基金(51575090)的基础上,面向高效可控细胞转染的需求,系统性研究电场介导细胞膜孔的形成机理和外源分子导入培养细胞的动力学特性,建立纳米电穿孔过程动力学模型;改进现有纳米电穿孔的电极设计和微流控芯片的制造材料与工艺,设计并制造一种可控性强、导入率高、细胞毒性小的纳米电穿孔微流控芯片;结合理论模型和实验,探索精确控制膜孔形成与闭合、介导位置与剂量,提高导入率和细胞存活率的方法。本项目有望推动纳米电穿孔在细胞转染中的应用,为发展更为可靠的单细胞转染技术提供有益的借鉴。
英文摘要
Due to the advantages of low applied voltage, localized electrical field, and high precision, nanoelectroporation is capable of efficiently delivering molecules into cells while maintaining their viability and functions which is a promising technology for cell transfection. However, a lack of a mechanistic understanding of the electroporation process hinders its implementation in sampling and transfection. In this work, we investigate the mechanisms of localized electrical field induced pore evolution and closing, and the transportation dynamics of molecules, and develop a multiphysics model of localized electroporation and molecular transport to explain the delivery of molecules in live cells. Then optimize the design, fabrication processes, and materials to develop a lab-on-a-chip platform with nanostructured electrodes to improve the transfer efficiency and viability. Finally, numerical simulations combined with experiments are performed to explore new methodologies to control the pores evolution as well as the position and dosage of electroporation. This work will advance the application of nanoelectroporation in application to cell transfection and give insight into developing more reliable single cell transfection techniques.
期刊论文列表
专著列表
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会议论文列表
专利列表
Origin of Magnetically Induced Optical Transmission of Magnetic Nanocomposite Films.
磁性纳米复合薄膜磁致光传输的起源
DOI:10.3390/polym12112533
发表时间:2020-10-29
期刊:Polymers
影响因子:5
作者:Zhang Q;Peng B;Xu J;Chu M
通讯作者:Chu M
DOI:10.1016/j.patcog.2022.109188
发表时间:2022-11
期刊:Pattern Recognit.
影响因子:--
作者:Jiacheng He;G. Wang;Kui Cao;He Diao;Guotai Wang;Bei Peng
通讯作者:Jiacheng He;G. Wang;Kui Cao;He Diao;Guotai Wang;Bei Peng
Fabrication of a novel liquid metal microelectrode in microfluidic chip
微流控芯片中新型液态金属微电极的制备
DOI:10.1142/s0217984921400054
发表时间:2021-03
期刊:Modern Physics Letters B
影响因子:1.9
作者:Gong Yanli;Peng Bei;Weng Xuan;Jiang Hai
通讯作者:Jiang Hai
DOI:10.1021/acsami.0c22006
发表时间:2021-05
期刊:ACS applied materials & interfaces
影响因子:9.5
作者:Xin Zhang;Q. Wang;Bei Peng;Yichuan Wu
通讯作者:Xin Zhang;Q. Wang;Bei Peng;Yichuan Wu
DOI:--
发表时间:2022
期刊:Journal of the Franklin Institute
影响因子:--
作者:Jiacheng He;Gang Wang;Bei Peng;Qi Sun;Zhenyu Feng;Kun Zhang
通讯作者:Kun Zhang
纳米自来水笔在诱导多能干细胞转染中的基础研究
- 批准号:51575090
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:63.0万元
- 批准年份:2015
- 负责人:彭倍
- 依托单位:
可连续直写纳米粒子和蛋白质分子的扫描探针阵列及其关键技术研究
- 批准号:91123023
- 项目类别:重大研究计划
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:彭倍
- 依托单位:
基于电子显微镜的一维纳米材料力电学的原位测量系统
- 批准号:50801009
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:20.0万元
- 批准年份:2008
- 负责人:彭倍
- 依托单位:
国内基金
海外基金
