金納米棒靶向的雷射細胞微手術及其機理研究

《金納米棒靶向的雷射細胞微手術及其機理研究》是依託西安交通大學，由姚翠萍擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：金納米棒靶向的雷射細胞微手術及其機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：姚翠萍
• 依託單位：西安交通大學

中文摘要

現代生命科學的發展在很大程度上依賴於對活細胞的加工和操縱，雷射細胞微手術是一個強有力的工具，但如何有效控制細胞損傷精度是細胞微手術方法中亟待解決的一個關鍵問題。本項目提出採用具有強自限性效應的金納米棒作為光吸收介質，通過特異性抗體靶向細胞，雷射照射後實現細胞損傷精度納米尺度可控的目標。重點開展納米金靶向的雷射細胞微手術的機理研究。通過高解析度散射檢測器，電導測定膜片鉗技術以及單個納米金粒子可視化技術觀察微現象，研究納米金靶向的細胞與雷射的相互作用機理，建立雷射照射過程中電漿形成、納米金的電漿吸收以及納米金及其周圍組織的動態溫度分布模型，為實現基於金納米棒的可控細胞微手術提供理論指導。本方法的實現對於突破制約雷射細胞操作手術研究進一步發展的瓶頸，擴展細胞微手術在細胞生物學領域中的套用，如細胞骨架動力學、活細胞內細胞器手術、非病毒基因轉染等都具有重要的科學意義和實用價值。

結題摘要

現代生命科學的發展在很大程度上依賴於對活細胞的加工和操作，雷射細胞微手術是一個強有力的工具，但如何有效控制細胞損傷精度是細胞微手術方法中亟待解決的關鍵問題。本項目採用具有強自限性效應的金納米棒作為光吸收介質，通過抗原抗體靶向結合，雷射照射後實現了細胞損傷尺度可控的目標。重點開展了納米金靶向的雷射細胞微手術的機理研究。通過高分辨散射檢測器，研究了納米金靶向的細胞與雷射的相互作用機理，建立了雷射照射過程中電漿形成、納米金的等離子吸收以及納米金及其周圍組織的動態溫度模型。具體工作為：首先採用金種子法製備了金納米棒，然後通過PEG的置換，消除了製備納米金過程中CTAB的毒性影響，並進行了包括電子顯微鏡，紫外可見光譜，拉曼光譜等表征。其次，金納米棒製備完成後，我們把金納米棒與Erbitux抗體結合，並通過四種方法，紫外可見光譜，二抗螢光法，銀染法以及多光子顯微鏡螢光壽命法，檢測納米金與抗體結合的穩定性，納米金與細胞結合的穩定性。然後，結合納米金棒後的細胞通過雷射照射，分別把100KDa的螢光分子和帶螢光的抗體轉入細胞，實驗結果表明，納米金棒確實發揮了其自限性效應，在很寬的雷射參數範圍內，不會導致細胞死亡。最後，我們在德國構建的空化氣泡測量系統的基礎上，獲得測量數據並分別建立了短脈衝光致擊穿溫度演變模型，空化氣泡散射動力學模型，雷射與納米金球耦合的散射信號模型。