香港理工大学孙雷教授Biomaterials综述 | 超声波与纳米技术相结合对细胞活动的精准调控

文摘   2024-10-02 09:40   中国香港  
近期,香港理工大学生物医学工程系侯璇迪等人在《Biomaterials》期刊上发表了题为“Precise modulation of cell activity using sono-responsive nano-transducers”的综述文章,深入探讨了超声波与纳米技术相结合对细胞活动的精准调控。研究通过无创超声驱动纳米材料,实现了对特定类型细胞的高效、精准操控,为细胞调控领域带来了新的见解。



超声波作为一种机械能,具备深度穿透组织的独特能力,可通过非侵入性手段操控细胞活动。在综述中,作者深入讲解了超声波与各种超声响应纳米材料之间的相互作用机制,阐释了超声如何通过纳米转换器将其转化为局部电、光、机械和化学刺激。这种结合不仅提升了超声的应用效率,还拓展了其在生物医学领域的应用范围。通过综合利用多种模式,这些与超声相关的传导方案能充分发挥各自优势,减轻局限性,进而增强细胞调控的能力。

表1 超声响应纳米材料局部刺激的转导机制

该综述讨论了利用纳米材料与超声结合,通过在局部纳米材料界面上利用超声波激发产生的多模态物理刺激手段(电、光、机械或化学),实现对细胞活动的简单、高效、时空可控调节。这一方法对于研究和理解复杂生物学过程至关重要。此外,作者还强调了纳米材料的潜力,以及它与超声在生物系统中的整合性,可以实现对神经元、免疫细胞和干细胞的精确调节。这为组织工程、再生医学和癌症治疗等领域带来了新的解决方案,为未来的生物医学研究开辟了新的可能性。


超声结合纳米转换器在局部发生能量转换实现不同类型细胞活动的精确调控


使用压电纳米材料对干细胞活性进行超声调制


用于小鼠大脑刺激的声光遗传学


纳米气泡超声神经调节


用于免疫治疗的细胞机械调节

超声触发药物从纳米载体释放以抑制或激活神经活动


这篇综述文章系统回顾了纳米技术-超声细胞调控领域的最新进展和正在进行的研究,强调了通过超声响应纳米材料与超声技术整合所取得的潜在应用和进展。这项研究为未来细胞调控技术的发展指明了方向,并为神经科学、免疫学和干细胞领域的创新发展提供了重要见解。香港理工大学生物医学工程学系孙雷教授为该论文的通讯作者,侯璇迪博士为该论文的第一作者。




文章链接

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961224003910



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