纳米：有序结构刺激骨细胞生长的新机制
2017-02-20 佚名 X一MOL资讯
细胞是生物体结构和功能的基本单位，是生命活动的基本单位。细胞生长的紊乱会引起肿瘤、糖尿病等疾病。细胞的生长受自身发育条件和外界环境的影响，受此启发科研工作者们，利用外界基底如利用光刻阵列，细菌体组装膜、静电纺丝PLA/PLGA膜等研究细胞的生长。一系列研究结果表明，有序基底能够有效的诱导细胞伸长生长。然而由于基底和细胞之间相互作用的信号很弱，难以追踪监测，因此这种基底诱导细胞伸长生长的分子机理仍然
细胞是生物体结构和功能的基本单位，是生命活动的基本单位。细胞生长的紊乱会引起肿瘤、糖尿病等疾病。细胞的生长受自身发育条件和外界环境的影响，受此启发科研工作者们，利用外界基底如利用光刻阵列，细菌体组装膜、静电纺丝PLA/PLGA膜等研究细胞的生长。一系列研究结果表明，有序基底能够有效的诱导细胞伸长生长。然而由于基底和细胞之间相互作用的信号很弱，难以追踪监测，因此这种基底诱导细胞伸长生长的分子机理仍然不清楚。
要在分子水平上了解基底诱导细胞伸长生长，基底必须满足两个特点：首先是一个可控调性的基底（大面积的有序结构）；二是生长过程中分子信号能够被放大检测到。几乎所有的生物分子是拉曼活性分子，因此细胞生长过程中的分子信息可以通过拉曼光谱检测。银纳米线膜是优异的表面增强拉曼散射（SERS）活性基底，可以将拉曼活性分子的拉曼信号放大几个数量级。因此，中科院化学所王铁（点击查看介绍）研究员团队通过组装的策略来调控银纳米线基底，利用银纳米线的有序基底提供的巨大SERS信号来检控细胞的贴壁和生长过程中的分子机理。
咖啡环效应是日常生活中常见的一种现象：桌面上的咖啡由于液滴上下蒸发速率的不同产生毛细流，因此挥发后，在液滴的边缘形成一个暗环。利用这种现象，可以简单快捷的实现纳米颗粒和纳米棒的高效组装。然而对于一维纳米线来说，由于各向异性，固体表面的这种毛细流很难实现一维纳米线的有效排列。通过理论计算和实验，将固体表面的咖啡环效应转移到氯仿溶液的表面。利用氯仿的高速挥发以及纳米颗粒之间的耗散力，实现银纳米线宏观尺度的高质量的边对边阵列组装。
以制备的银纳米线阵列和无序银纳米线薄膜为基底，贴壁培养细胞。利用SERS，追踪细胞的粘附和生长过程。对应的SERS光谱首先验证了细胞的粘附生存和生长，需要血清中的促细胞附着的蛋白物质。另外，研究发现随着培养时间的延续，在有序阵列基底上仅6h，超过85%的细胞沿着阵列方向伸展生长。而在无序基底上即使培养12h，细胞也没有明显的伸长生长。细胞生长过程中对应的原位SERS光谱特性说明，细胞具有识别位置信号从而激活细胞内信号通路的能力，从而促使细胞沿着阵列的方向伸长生长。
由于细胞的行为细节，能够有效地通过这种基底材料拉曼原位检测，这对将来研究细胞迁移、增殖、伤口愈合、凝血、炎症、肿瘤发生以及癌症等的分子机理具有重要意义；另外，鉴于Ag纳米线具有优异的导电及导热性能，这对将来研究神经细胞以及组织在电刺激或热刺激下的行为细节具有重要意义。
参考文献：Hen Zhang， Yu Fu， Wei Yu， Xiaoyun Qin， et al.Dynamically Regulated Ag Nanowire Arrays for Detecting Molecular Information of Substrate-Induced Stretched Cell Growth Adv. Mater.15 September 2016.
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