[发明专利]一种细胞迁移双向调控方法

说明书

本发明公开了一种细胞迁移双向调控方法，利用微纳体声波谐振器产生的GHz波段的高频超声在液体中衰减产生的声流体现象实现对金纳米棒的细胞导入及声流体和金纳米棒共同作用下对细胞双向迁移的调控。在声流体的作用下，利用不同生物分子修饰的金纳米棒均可以在几分钟内大量的进入细胞甚至细胞核中；结合金纳米棒抑制细胞迁移和声流体有利于促进细胞迁移的相反作用，可以在特定的条件下实现对细胞迁移运动的抑制或者促进的双向调控。基于微纳压电体声波谐振器的微米尺寸，其产生的声流体范围与谐振器大小相匹配，因此可以通过缩小谐振器尺寸，缩小声流体的作用范围，实现对细胞定区域的金纳米棒导入以及迁移作用调控。

技术领域

本发明涉及一种细胞迁移双向调控方法，特别地涉及一种基于金纳米棒和声流体的细胞迁移双向调控的方法。

背景技术

细胞机械运动对于一系列生理、发育及疾病相关过程至关重要。以可控的方式调节细胞运动能够纠正因细胞迁移不当而引起的生理缺陷和疾病。细胞机械运动是一个复杂的过程，从形态极化开始，并进一步由细胞膜下方的肌动蛋白丝的局部组装驱动产生的延伸状的突起引导，完成一个定向的迁移过程。一般认为，肌动蛋白丝的动态组装和分解是细胞机械运动的马达，通常可以通过生化试剂、刚度调节、纳米结构以及机械剪切力来调节。而金纳米棒作为一种棒状的纳米结构，发现其能通过抑制肌动蛋白细胞骨架的组装进而改变细胞刚度实现对细胞迁移抑制的影响。

为了充分利用金纳米棒在细胞迁移方面的作用，有效的细胞内递送是先决条件。在各种细胞递送方式中，流体剪切力更具无创性，其主要通过增加磷脂双分子层的不连续性，进而增加细胞膜的通透性，实现细胞外物质的细胞内递送，并且对递送的物质类型没有限制。首先，基于微流控的微流体—药物导入装置，是片上实验室及单细胞物质递送的潜在工具。通过制造不同形状、尺寸及微结构的流道，使液体在其中流动时产生速度突变，进而对流道内的细胞施加流体剪切力的作用，实现细胞膜通透性的改变以及外界物质的导入，并且不会对细胞的生物活性产生影响。

上述流体剪切力通常是在物理结构的阻碍下以被动的方式产生，而对既定的物理结构难以实现对流体剪切力的连续性调节。相反，超声波是一种主动的形成流体的方式，它主要依靠由超声振动驱动流体产生的流体剪切力产生的膜暂时性破坏增强细胞膜的通透性实现对外源物质的细胞导入。低频超声通常会结合微泡使用，超声触发的微泡空化、微泡震动等会在附近的细胞膜上施加剪切力的作用，进而实现对细胞膜通透性的调节。为了减少基于气泡的方法中所需的特殊造影剂以及气泡定位性差的影响，开发了基于声辐射力或者声流体作用的无气泡的细胞开孔方法。利用超声换能器、叉指电极等产生的超声波(KHz-MHz)在传播过程中，会有声辐射力或者声辐射力泄露产生的声流体效应作用与细胞膜表面，进而增强细胞膜的通透性使得外界物质可以加速进入细胞内部。

目前已有的药物导入方式，无法同时实现单细胞导入以及大范围细胞导入。与此同时，现有的对细胞迁移运动进行调控的手段更趋向于单向的调控，而无法利用同一种手段实现可控的双向调控，使得应用平台的适用范围有限。因此，一种聚焦范围可调、可控的实现细胞迁移方向调控的手段亟待提出，使其在药物导入、细胞迁移调控方面有更广阔的应用空间，同时也可以实现多功能集成的治疗平台。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供一种细胞迁移双向调控方法，解决现有技术中细胞迁移运动进行调控的手段更趋向于单向的调控，而无法利用同一种手段实现可控的双向调控，使得应用平台的适用范围有限的问题。