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nanotransfection 示意图 | 来源:印第安纳大学
作者称 , 这种「组织纳米转染技术」(tissue nanotransfection, TNT)所需要的设备是可以标准化批量生产的 。 「组织纳米转染技术」的最大优点是不需要用病毒作为载体 , 从而最大限度地降低了炎症反应和细胞死亡的风险 。
发明这项技术的印第安纳再生医学和工程中心(Indiana Center For Regenerative Medicine And Engineering)主任 Chanda Sen 表示:“这篇论文将让更多人一同参与到再生医学中来 。 ”
制备空心微针阵列
根据「纳米转染」说明书 , 改变组织功能共分为三个步骤(共 25 个具体操作环节):制备空心微针阵列、制备 TNT 器件 , 以及对细胞进行转染 。 首先要考虑的是使用哪种微针阵列 , 各种不同形态的微针总有一款适合您 。 对于在局部皮肤导入质粒 DNA , 作者建议使用尖端扁平的微针(见图 1A) 。 对于深层组织的导入 , 作者建议使用尖端锋利的微针以促进组织穿透( 见图 1B 或 1C) 。
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各种微针 | 来源:论文
选好款式以后我们就要进行手工制作了 。
首先需要在双面抛光的 4 英寸硅(Si100)晶片上覆盖一层光刻胶 , 然后使用博世(Bosch)工艺对晶片进行深反应离子刻蚀(DRIE) 。 根据转染需要可以制备三种不同的硅空心微针 , 包括顶端扁平的一型(图 1E , Type I) , 顶端突出的二型(Type II)或带有偏心孔的三型(Type III)(图 1F , g) 。 后两种尖端锋利的微针阵列更有助于穿透到组织当中 。
如果将针头的纳米通道直径缩小 , 那么针头输出生物分子的速度也将相应增加;但是相应来说 , 这也可能限制通过针头的分子总量 。 在纳米通道直径过小(<5 μm)的微针中通常可以观察到分子堵塞现象 。 这个问题可以通过优化孔径和使用偏心孔结构(Type III)来解决 。 通过使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)形成氧化物涂层 , 可以将纳米通道直径调整到目标值 。
此外 , 研究人员在在每个硅芯片上都连接了一个 Transwell , 作为质粒 DNA 的储存库 。
论文强调 , 要想做出高质量的微针阵列 , 必须特别注意两个方面 。 第一个是在翻转芯片以制造微针的纳米通道时需要精确对准(步骤 1A(Xix)) , 第二个是在制作的过程中要温柔 , 以避免针孔中出现堵塞的现象(步骤 1A(xxii , xxvii 和 xxiv)) 。
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