对活细胞内外生物分子(如DNA、蛋白质)精确、安全地取样、检测和调控,是实现癌症等重大疾病精准诊断和治疗的基础之一。然而在临床实践中,由于细胞膜对物质跨膜交互的屏障,给细胞诊疗带来明显的技术瓶颈。
针对这一问题,报告人设计了基于纳米电穿孔技术的生物芯片,实现了高效、安全、可控的细胞取样和分子递送。(1)在细胞治疗方面,设计了植入式电穿孔芯片,将基因药物在体递送效率由< 1%(常规递送)提高到>30%,在器官损伤修复(Nature Electronics, 2024)和再生医学(Nature Nanotechnology, 2017)等应用中展示了前景;(2)在细胞检测方面,设计了‘立体式细胞阵列’芯片,将临床肺癌、乳腺癌等基因检测时间由2天缩短到30分钟(Nature Photonics, 2024; PNAS, 2024; JACS, 2022);(3)在细胞取样方面,设计了‘反向纳米孔电场’芯片,在肺癌、流感等疾病的快速诊断中,灵敏度相比传统PCR技术提高100倍(Nature Communications, 2023; Science Advances, 2024)