光学注射和光转染的前期准备

光学注射和光转染的前期准备除了将药物注射到哺乳动物细胞的传统方法之外:激光诱导薄膜细隙从生物物理学光具座正向先进的分子生物学研究实验室扩散发展。基因转染和药物注射到哺乳动物细胞属于现代分子生物学中最重要的研究工具之一。尽管已有多种将外界物质引入细胞质的办法,激光诱导薄膜细隙已被证明是一种可替代传统方法的新技术。这类激光手段正从生物物理学光具座向先进的分子生物学研究实验室扩散发展。然而,为了达到更广泛的应用,这类体系还需要向更健全、更一致和更用户友好方向发展,而且不能过于依赖操作者的经验。

如今,来自圣安德鲁斯大学(University of St Andrews)的Maciej Antkowiak及其同事证实了动态衍射光元件(dynamic diffractive optical element) 的优势,即空间光调制器(spatial light modulator)。这种衍射光学元件可以精确的控制光束的横向和轴向的定位,其精确度可达亚微米级。它解决了光束在薄膜上定位的问题,是实现粘附细胞高吞吐量转染的关键步骤。

研究人员证明这种方法操作简单。这种方法不仅使得细孔过工艺更加一致且可重复,而且使得剂量在多种轴向和横向位置的定时程序可被控制,从而增加了碰到薄膜的几率。如果采用三种轴向辐射序列代替单剂量,则光学注射的活细胞比例可提高一倍。

通过使用特殊的软件接口,用户可在视线范围内指向细胞,并应用预定的剂量。如果伴有荧光成像,则可在早期基因表现中进行细胞选择性共转染,这样就为多步骤的基因治疗方法铺平了道路。此外,如高吞吐量转染具优先权,则独立的光栅扫描可在每秒一个细胞的平均速度下进行。

亚微米光束定位精度和快速动态重构的可能性也可用于细胞和组织微形手术。

M. Antkowiak et al., J. Biophoton. 2010, DOI: 10.1002/jbio.201000052.