激光全息細(xì)胞成像系統(tǒng)HoloMonitor M4在納米材料中的應(yīng)用

納米技術(shù)在1959年首次由Richard P. Feynman提出。現(xiàn)在，納米技術(shù)廣泛應(yīng)用于日常生活中，例如三星和蘋果的最新款手機，其芯片大小為28nm。20世紀(jì)60年代，發(fā)現(xiàn)了一種半導(dǎo)體納米線生長的方法，半導(dǎo)體納米線通常1-10μm長，直徑在100nm之下。

近年來科學(xué)家開始注意到納米陣列在生物方面的應(yīng)用，例如電極，生物傳感器，細(xì)胞注射及應(yīng)用于抗病菌方面，對理解納米線與細(xì)胞之間的關(guān)系提出了新的要求。這篇文章探討了細(xì)胞與納米線之間的相互作用，納米線是怎么影響細(xì)胞。我們研究了納米線的大小對細(xì)胞行為的影響。研究發(fā)現(xiàn)增加納米線的長度可以減少細(xì)胞遷移和干擾細(xì)胞分裂。細(xì)胞與50納米線相互結(jié)合抑制細(xì)胞的遷移。納米線密度的增加對細(xì)胞的遷移和分裂影響很小，當(dāng)納米線的密度超過2000納米線/細(xì)胞時，細(xì)胞仍然與納米線的頂端結(jié)合，但是存在著細(xì)胞遷移。假設(shè)控制納米線的大小可以控制細(xì)胞遷移和增殖的程度。我們的研究結(jié)果可以進(jìn)一步用來限制納米線在細(xì)胞生物學(xué)中應(yīng)用的副作用。本研究所用的納米系統(tǒng)的好處之一就是GaP的帶隙能量大，使得波長在549nm以上的光可以透過。大部分其它的半導(dǎo)體基質(zhì)的帶隙能量低，不能透過光。

激光全息細(xì)胞成像系統(tǒng) HoloMonitor M4在實時追蹤細(xì)胞運動軌跡方面具有獨特優(yōu)勢，單細(xì)胞追蹤，還可以實時繪制運動軌跡。HoloMonitor M4使用波長為633nm的激光作為光源，該基質(zhì)兩面有拋光晶面，可以透過GaP基質(zhì)，對細(xì)胞成像。

結(jié)果

當(dāng)細(xì)胞培養(yǎng)在長度（1.5μm、4μm和6.7μm）不同的納米線（直徑為80nm,密度為1μm-2）時，細(xì)胞表現(xiàn)出依賴于長度的遷移模式（圖2 a、b、c 所示），在1.5μm長的納米管上時，細(xì)胞移動很快。當(dāng)細(xì)胞培養(yǎng)在不同納米管密度的基質(zhì)上時，當(dāng)納米管的密度為50-100納米管/細(xì)胞時，細(xì)胞的移動受到限制。

小鼠成纖維細(xì)胞L929細(xì)胞培養(yǎng)在納米管上，圖3結(jié)果表明長的(6.7 μm)或者密度大(4 μm-2)的納米管明顯減少細(xì)胞的增殖速率，而短的(直徑80 nm, 長1.5-3.8 μm, 密度1 μm-2)或者密度小的（直徑80 nm，長3.8 μm，密度0.1-1 μm-2）的納米管與對照組相比，對細(xì)胞增殖影響程度小。