近日，南京林业大学化学工程学院中比先进生物医用材料国际联合实验室黄超伯、熊燃华团队在国际权威期刊Nature Protocols（译名《自然协议》，影响因子13.1）发表了题为“Photothermal nanofiber-mediated photoporation for gentle and efficient intracellular delivery of macromolecules”的研究成果。化工院青年教师缪东洋为该论文第一作者，熊燃华教授为论文唯一通讯作者，南京林业大学为第一完成单位。该成果得到国家自然科学基金、江苏省自然科学基金等项目的资助。
功能性生物大分子的胞内递送是生物制药领域中的一个核心挑战。早期，研究团队利用光热纳米颗粒（NPs）聚集在细胞表面进行光穿孔处理，借助这些NPs产生的瞬时效应温和地将生物大分子导入活细胞中，这种方法适用于多种细胞和大分子类型。但是，由于该技术需要光热NPs与细胞直接接触，在临床应用特别是癌症患者自体免疫T细胞的功能化改造方面，存在安全性和监管方面的难题。
为解决这些问题，研究团队提出了一种新型的光热静电纺纳米纤维（PEN）介导的光穿孔方法。通过将光热NPs嵌入到静电纺纳米纤维中作为细胞培养基底，并使用其光热效应诱导细胞膜的渗透性变化，从而有效地将生物大分子递送到不同的细胞类型中。此方法避免了细胞与NPs的直接接触，降低了相关的安全风险和监管障碍。相比于电穿孔，PEN光穿孔对细胞损伤更小，能够产生更高质量的工程化细胞，具有更高的临床治疗潜力。相关研究成果已发表在多个顶级期刊上（Nat. Nanotechnol. 2021, 16, 1281、Adv. Mater. 2021, 33, 2008379、Nat. Commun. 2022, 13, 1996）。
在这项研究中，团队详细描述了如何实施PEN光穿孔技术，包括制备PEN基底、细胞与纳米纤维共培养、构建适合PEN光穿孔的激光平台、以及影响光穿孔效果的因素（如NPs浓度、激光功率和扫描时间），并探讨了针对特定细胞类型的优化策略。实验结果表明，使用最优光响应纳米纤维传递siRNA至人体免疫T细胞内部，可以有效抑制PD-1蛋白的表达，在肿瘤小鼠模型中显著增强了CAR-T细胞对肿瘤细胞的杀伤力。这为PEN光穿孔技术在免疫细胞工程化改造中的应用提供了详尽的操作指南，促进了该技术在实现高效、安全的免疫细胞工程化改造中的广泛采用。
