專利名稱：基于顯微注射把納米材料放入活體細(xì)胞中的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于顯微注射技術(shù)，將納米材料特別是一維材料放入活體細(xì)胞中的方 法，屬于生物細(xì)胞學(xué)中的細(xì)胞操作技術(shù)。
背景技術(shù)：
將納米材料應(yīng)用在生物細(xì)胞領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)對(duì)生物信息，生物治療技術(shù)的突破是目前 全世界正在不斷發(fā)展的新領(lǐng)域。納米材料由于尺度小，能夠具有宏觀材料所沒有的特異性 質(zhì)。納米材料這種性質(zhì)給生物細(xì)胞領(lǐng)域帶來新的突破。目前，怎么把納米材料和活體細(xì)胞結(jié)合，是這個(gè)領(lǐng)域內(nèi)關(guān)鍵的技術(shù)。目前，世界上 多采用細(xì)胞內(nèi)吞的性質(zhì)，用細(xì)胞自身將在培養(yǎng)液中的納米材料吞入細(xì)胞內(nèi)部。但是這種方 法有許多限制，首先，納米材料不能夠通過內(nèi)吞達(dá)到細(xì)胞核內(nèi)部。其次，內(nèi)吞作用是一個(gè)隨 機(jī)普遍的過程，不一定能夠達(dá)到所需要的目的細(xì)胞器官區(qū)域。而且，被內(nèi)吞的納米材料是被 細(xì)胞囊泡所包裹，并不能直接和細(xì)胞內(nèi)的蛋白所接觸。最后，內(nèi)吞的納米材料大小受限，一 般來說，尺度要小于lOOnm。因此，將納米材料和細(xì)胞結(jié)合的新技術(shù)迫在眉睫。顯微注射技術(shù)在生物克隆領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。這種技術(shù)能夠提取，輸送細(xì)胞核 從而改造細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞克隆。這樣，顯微注射技術(shù)成為納米材料和活體細(xì)胞結(jié)合的新的突 破口。利用顯微注射技術(shù)，可以彌補(bǔ)內(nèi)吞方式的缺點(diǎn)?？梢宰⑸涞郊?xì)胞核內(nèi)部，可以實(shí)現(xiàn)精 確的目標(biāo)器官注射，注射后納米材料和細(xì)胞器官直接接觸，并且納米材料尺度不受限制。特 別是針對(duì)一維納米材料(具有納米直徑，長(zhǎng)度有微米量級(jí))，該方法具有無可替代的優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)將納米材料和細(xì)胞結(jié)合的需求，本發(fā)明提供一種通過顯微注射技術(shù)將納米材 料與活體細(xì)胞相結(jié)合的方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的基于顯微注射把納米材料放入活體細(xì)胞中的方法，具 體為利用顯微注射儀的微米注射管將納米材料吸入管內(nèi)，通過移動(dòng)微米注射管將其插入 活體細(xì)胞內(nèi)部，同時(shí)將納米材料注入細(xì)胞內(nèi)部或者將納米材料插在活體細(xì)胞上。進(jìn)一步，所述納米材料為納米顆?；蚣{米線。進(jìn)一步，所述納米顆粒直徑為10nm-800nm。進(jìn)一步，所述納米線直徑為10nm-800nm，納米線長(zhǎng)度為lOOnm-lmm。進(jìn)一步，所述納米材料為金屬或者非金屬材料。進(jìn)一步，所述活體細(xì)胞為活體動(dòng)物細(xì)胞或者植物細(xì)胞。本發(fā)明的基于顯微注射把納米材料放入活體細(xì)胞中的方法，利用顯微注射儀中微 米注射管，將在溶液中的納米材料吸入管內(nèi)。然后通過移動(dòng)顯微注射管將其插入活體細(xì)胞 內(nèi)部，同時(shí)將納米材料注入細(xì)胞內(nèi)部，最后將管緩慢退出細(xì)胞。這樣，可以將納米材料注入 細(xì)胞內(nèi)部，或者將納米材料插在活體細(xì)胞上。插入納米材料的細(xì)胞在長(zhǎng)時(shí)間(至少10小 時(shí))能夠保持貼壁生長(zhǎng)，存活情況良好。本發(fā)明的方法能夠精確的將納米尺度的材料(治療藥物，信號(hào)探測(cè)載體等)放入活體細(xì)胞的目的區(qū)域，實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞局域的影響。這種方法能 夠?qū)崿F(xiàn)只針對(duì)細(xì)胞核或者細(xì)胞某功能器官的探測(cè)和影響，對(duì)于研究細(xì)胞內(nèi)部功能器官的遺 傳性狀和操作有關(guān)鍵性的突破。因此，該方法不僅可以應(yīng)用在細(xì)胞局域探測(cè)，細(xì)胞遺傳信息 領(lǐng)域，而且是實(shí)現(xiàn)“細(xì)胞手術(shù)”(針對(duì)某特定器官的改造)的關(guān)鍵技術(shù)。


圖1為顯微注射儀示意圖；圖2為活體細(xì)胞和顯微注射管；圖3為插入活體細(xì)胞的納米線；圖4a為剛插入納米材料的細(xì)胞；圖4b為插入納米材料后10小時(shí)的細(xì)胞。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)以人體A549肺癌細(xì)胞和小鼠胚胎細(xì)胞進(jìn)行實(shí)驗(yàn)利用常規(guī)的顯微注射儀(圖 1)中微米注射管，將在溶液中的納米材料吸入管內(nèi)。然后通過移動(dòng)顯微注射管將其插入活 體細(xì)胞內(nèi)部(圖2)，同時(shí)將納米材料注入細(xì)胞內(nèi)部，最后將微米注射管緩慢退出細(xì)胞(圖 3)。這樣，可以將納米材料注入細(xì)胞內(nèi)部，或者將納米材料插在活體細(xì)胞上。插入納米材料 的細(xì)胞在長(zhǎng)時(shí)間(至少10小時(shí))能夠保持貼壁生長(zhǎng)，存活情況良好(圖4，圖中人體A549 肺癌細(xì)胞能夠貼壁生長(zhǎng)，沒有生命活動(dòng)的時(shí)候會(huì)懸浮在培養(yǎng)液中。)本實(shí)施例中活體細(xì)胞采用人體A549肺癌細(xì)胞和小鼠胚胎細(xì)胞，通過本發(fā)明的方 法也可以將納米材料注入植物細(xì)胞。其中，采用的納米材料為一維納米線，納米線的直徑為 10nm-800nm，納米線長(zhǎng)度為lOOnm-lmm。以上參數(shù)可根據(jù)實(shí)際需要另做調(diào)整。與細(xì)胞內(nèi)吞方式相比，顯微注射有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)1，由于內(nèi)吞是細(xì)胞自身機(jī)制，內(nèi)吞的物質(zhì)無法到達(dá)細(xì)胞核內(nèi)部。而顯微注射可以 將納米材料注射到細(xì)胞核內(nèi)。2，內(nèi)吞作用是一個(gè)隨機(jī)普遍的過程，被吞的納米材料不一定能夠達(dá)到所需要的目 的區(qū)域，無法對(duì)細(xì)胞內(nèi)特定區(qū)域精確探測(cè)。細(xì)微注射則可以把納米材料局限在某個(gè)區(qū)域。3，細(xì)胞內(nèi)吞的納米材料是被細(xì)胞囊泡所包裹，并不能直接和細(xì)胞內(nèi)的蛋白所接 觸。而顯微注射是物理注射，納米材料沒有外層包裹物。4，細(xì)胞內(nèi)吞的納米材料大小受限，一般來說，尺度要小于lOOnm，即只能內(nèi)吞納米 顆粒。而顯微注射方式還可以注射一維納米線。將納米材料注射入細(xì)胞內(nèi)，在生物細(xì)胞信息，生物細(xì)胞基因改變有巨大的應(yīng)用前 景。比如，當(dāng)納米材料帶有特異性結(jié)合的抗體時(shí)，注射如細(xì)胞的材料回合特定的細(xì)胞內(nèi)蛋白 結(jié)合。我們就可以通過探測(cè)納米材料的光譜，磁學(xué)等物理性質(zhì)來知道目的蛋白的分布，轉(zhuǎn)化 等生物信息。當(dāng)把光熱敏感納米材料放入細(xì)胞核時(shí)候，可以通過光照等方式，讓納米材料發(fā) 熱，使得細(xì)胞核內(nèi)部某些地方溫度過高，部分DNA變性，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的基因改變。需要指出的是根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
所做出的任何變形，均不脫離本發(fā)明的 精神以及權(quán)利要求記載的范圍。
權(quán)利要求
一種基于顯微注射把納米材料放入活體細(xì)胞中的方法，具體為利用顯微注射儀的微米注射管將納米材料吸入管內(nèi)，通過移動(dòng)微米注射管將其插入活體細(xì)胞內(nèi)部，同時(shí)將納米材料注入細(xì)胞內(nèi)部或者將納米材料插在活體細(xì)胞上。
2.如權(quán)利要求1所述的基于顯微注射把納米材料放入活體細(xì)胞中的方法，其特征在 于，所述納米材料為納米顆粒或納米線。
3.如權(quán)利要求2所述的基于顯微注射把納米材料放入活體細(xì)胞中的方法，其特征在 于，所述納米顆粒直徑為10nm-800nm。
4.如權(quán)利要求2所述的基于顯微注射把納米材料放入活體細(xì)胞中的方法，其特征在 于，所述納米線直徑為10nm-800nm，納米線長(zhǎng)度為lOOnm-lmm。
5.如權(quán)利要求1所述的基于顯微注射把納米材料放入活體細(xì)胞中的方法，其特征在 于，所述納米材料為金屬或者非金屬材料。
6.如權(quán)利要求1所述的基于顯微注射把納米材料放入活體細(xì)胞中的方法，其特征在 于，所述活體細(xì)胞為活體動(dòng)物細(xì)胞或者植物細(xì)胞。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于顯微注射把納米材料放入活體細(xì)胞中的方法，屬于生物細(xì)胞學(xué)中的細(xì)胞操作技術(shù)。其特征在于能夠精確的將納米尺度的材料(治療藥物，信號(hào)探測(cè)載體等)放入活體細(xì)胞的目的區(qū)域，實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞局域的影響。這種方法能夠?qū)崿F(xiàn)只針對(duì)細(xì)胞核或者細(xì)胞某功能器官的探測(cè)和影響，對(duì)于研究細(xì)胞內(nèi)部功能器官的遺傳性狀和操作有關(guān)鍵性的突破。因此，該方法不僅可以應(yīng)用在細(xì)胞局域探測(cè)，細(xì)胞遺傳信息領(lǐng)域，而且是實(shí)現(xiàn)“細(xì)胞手術(shù)”(針對(duì)某特定器官的改造)的關(guān)鍵技術(shù)。
文檔編號(hào)C12N5/04GK101857850SQ20101911400
公開日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2010年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月3日
發(fā)明者徐紅星, 李輝, 黃映洲 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院物理研究所