細胞膜是防止細胞外物質(zhì)自由進入細胞的屏障，它保證了細胞內(nèi)環(huán)境的相對穩(wěn)定，使各種生化反應(yīng)能夠有序運行。由于細胞膜的阻礙，很多藥品或DNA藥物無法直達細胞內(nèi)部，因此載體對科學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）將各種分子輸入細胞。實現(xiàn)了短時間高效地向數(shù)百萬細胞運送功能性分子藥物，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胞中。細胞內(nèi)的運輸系統(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胞。對任何研究團體來說，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（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MarinnaMadrid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胞包圍，使用納秒激光加熱金字塔直到金字塔尖端熱點溫度瞬時達到約300攝氏度。這種非常小的局部加熱并不會損傷細胞，只會在金字塔頂端形成一些微小的氣泡。這些氣泡輕輕地進入細胞膜，同時將細胞膜打開一個小孔，使周圍的分子擴散到細胞內(nèi)。這些小孔的產(chǎn)生時間十分短暫，細胞會自己修復，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細胞都坐在大于50個金字塔的頂端，意味著可以在細胞表面制造大約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，通過流式細胞術(shù)分析，遞送效率最高可達95%，細胞存活率高達98%，遞送到細胞內(nèi)的分子（包括蛋白質(zhì)和抗體）的大小基本相同。該技術(shù)的細胞吞吐量達到了5萬細胞/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胞，包括血細胞、干細胞和T細胞。臨床上，這種技術(shù)可以用于體外治療，將不健康的細胞從身體中取出，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)化機會。