纳米柱在细胞核中形成微小开口而不会损害细胞

想象一下，在生鸡蛋的蛋黄上戳个洞而不打碎蛋清。这听起来不可能，但加州大学圣地亚哥分校的研究人员已经开发出一种技术，可以在活细胞中完成同样精细的任务。

他们创造了一系列纳米柱，这些纳米柱可以突破细胞核(容纳我们 DNA 的区域)，而不会损坏细胞的外膜。

该研究发表在《先进功能材料》杂志上，可能为基因治疗(需要将遗传物质直接输送到细胞核中)以及药物输送和其他形式的精准医疗开辟新的可能性。

加州大学圣地亚哥分校化学与纳米工程系教授兼研究资深作者 Zeinab Jahed 表示：“我们开发出了一种工具，可以轻松创建进入细胞核的通道。”

细胞核的设计使其无法穿透。它的膜是一道高度坚固的屏障，保护着我们的遗传密码，只允许特定分子通过严格控制的通道进入。“任何东西都不容易进入细胞核，”贾希德说。“通过核膜输送药物和基因长期以来一直是一个巨大的挑战。”

目前进入细胞核的方法通常是使用一根细针来物理刺穿细胞核和细胞。然而，这些方法是侵入性的，只能用于小规模应用。

Jahed 和她的团队(由加州大学圣地亚哥分校纳米工程博士生 Ali Sarikhani 共同领导)开发了一种非破坏性解决方案。他们设计了一系列纳米柱，由纳米级圆柱结构组成。

当细胞被放置在这些纳米柱上时，细胞核会包裹纳米柱，导致其膜弯曲。这种弯曲反过来又导致核膜暂时形成微小的自密封开口。与此同时，细胞的外膜保持完好无损。

“这令人兴奋，因为我们可以选择性地在核膜上制造这些微小的缺口，以直接进入细胞核，同时保持细胞的其余部分完好无损，”贾希德说。

在实验中，细胞核内含有荧光染料的细胞被放置在纳米柱上。研究人员观察到染料从细胞核泄漏到细胞质中，但仍被限制在细胞内。这表明只有核膜被刺穿了，而不是细胞膜。

研究人员在多种细胞类型中观察到了这种效应，包括上皮细胞、心肌细胞和成纤维细胞。

该团队目前正在研究这种效应背后的机制。“了解这些细节将是优化临床应用平台的关键，并确保它既安全又有效地将遗传物质输送到细胞核中，”Jahed 说。