細(xì)胞膜是防止細(xì)胞外物質(zhì)自由進(jìn)入細(xì)胞的屏障，它保證了細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的相對穩(wěn)定，使各種生化反應(yīng)能夠有序運(yùn)行。由于細(xì)胞膜的阻礙，很多藥品或DNA藥物無法直達(dá)細(xì)胞內(nèi)部，因此載體對科學(xué)研究和疾病的治療都至關(guān)重要。因此前赴后繼的研究人員開發(fā)了各種各樣的方式，來欺騙或是迫使細(xì)胞膜向藥物開放。這項研究的核心就在于——有效且無副作用的藥物載體。

　　如今，來自哈佛工程與應(yīng)用學(xué)院的研究人員發(fā)明了一種新的方法，利用金子（goldmicrostructures）將各種分子輸入細(xì)胞。實現(xiàn)了短時間高效地向數(shù)百萬細(xì)胞運(yùn)送功能性分子藥物，將徹底改變基因治療、藥物開發(fā)、病毒疾病治療的高通量篩選研究現(xiàn)狀。

　　NabihaSaklayen是Mazur實驗室的一位PhD研究生，也是本文的第一作者，她說，目前沒有一種藥物運(yùn)載系統(tǒng)能夠高效地將各種各樣的大分子藥物一次性輸送到細(xì)胞中。細(xì)胞內(nèi)的運(yùn)輸系統(tǒng)需要做到高效、高性價比、安全、可推廣，以及同時還得能夠特異性識別細(xì)胞。對任何研究團(tuán)體來說，這都是一個巨大的挑戰(zhàn)。

　　在以往的研究中，Saklayen和她的同事發(fā)現(xiàn)金字塔結(jié)構(gòu)的黃金微粒善于將聚焦激光能量，并將其轉(zhuǎn)化為電磁熱點(diǎn)（electromagnetichotspots）。研究小組使用了“模板脫模（templatestripping）”的制備方法來為1000萬個微小金字塔制作表面（約14×14毫米）。

　　Mazur實驗室的另外一名PhD研究生，本文的共同作者M(jìn)arinnaMadrid說，這個制造工藝的美妙之處在于，它的操作過程十分簡單。模板脫模使你可以無限次地重復(fù)使用硅模板。整個基板的制備時間不到1分鐘，并且制作出來的每個基板的形狀都完全一致。這在納米材料制備中并不常見。

　　研究小組將HeLa細(xì)胞直接培育在金字塔的頂端，并用含有藥物分子的溶液將細(xì)胞包圍，使用納秒激光加熱金字塔直到金字塔尖端熱點(diǎn)溫度瞬時達(dá)到約300攝氏度。這種非常小的局部加熱并不會損傷細(xì)胞，只會在金字塔頂端形成一些微小的氣泡。這些氣泡輕輕地進(jìn)入細(xì)胞膜，同時將細(xì)胞膜打開一個小孔，使周圍的分子擴(kuò)散到細(xì)胞內(nèi)。這些小孔的產(chǎn)生時間十分短暫，細(xì)胞會自己修復(fù)，并且實驗觀察表明它們能夠繼續(xù)健康地生存很多天。

　　每只HeLa細(xì)胞都坐在大于50個金字塔的頂端，意味著可以在細(xì)胞表面制造大約50個微小的孔，并且通過控制激光參數(shù)，不僅可以控制氣泡的大小，甚至可以人為地選擇細(xì)胞的滲透面。實驗測試了分子量從0.6到2000kDa的化合物分子，通過流式細(xì)胞術(shù)分析，遞送效率最高可達(dá)95%，細(xì)胞存活率高達(dá)98%，遞送到細(xì)胞內(nèi)的分子（包括蛋白質(zhì)和抗體）的大小基本相同。該技術(shù)的細(xì)胞吞吐量達(dá)到了5萬細(xì)胞/分鐘，還可以根據(jù)需要繼續(xù)拓展。并且具有很高的成本效益：一塊大面積光刻基板能為數(shù)百萬計的細(xì)胞遞送外源物質(zhì)，并且納秒激光的應(yīng)用降低了這套設(shè)備的造價成本和使用難度。

　　研究小組下一步計劃測試不同類型的細(xì)胞，包括血細(xì)胞、干細(xì)胞和T細(xì)胞。臨床上，這種技術(shù)可以用于體外治療，將不健康的細(xì)胞從身體中取出，給予治療藥物（如藥物化合物或DNA），再重新注射回體內(nèi)。

　　這是一個非常靈活的平臺，哈佛大學(xué)技術(shù)開發(fā)辦公室已經(jīng)提交了專利申請，正在考慮商業(yè)化機(jī)會。