一种基于光热诱导反向马兰戈尼流的方法及药物集群细胞递送的方法技术

本发明专利技术提供了一种基于光热诱导反向马兰戈尼流的方法及药物集群细胞递送的方法，涉及药物递送技术领域。本发明专利技术在玻璃基板上平铺硅油膜，膜上滴液滴稳定后形成硅油环绕的液滴。其中液滴中含有细胞和载药颗粒，利用光镊的激光照射到硅油中，会在水油的边界处产生稳定的反向马兰戈尼流，使溶液中载有药物的颗粒产生集群，用光镊抓取一个或两个细胞放在水油边界附近，同过控制光阱的移动来控制药物集群细胞递送。本发明专利技术通过将激光照射到硅油里，硅油在对应的光镊的激光波长有很强的吸收，导致在硅油中产热，避免光热对细胞造成损伤。光热诱导水油界面的反向马兰戈尼流使载药颗粒的集群运动到细胞周围，精准的完成药物递送。精准的完成药物递送。精准的完成药物递送。

A method based on photothermal induced reverse Marangoni flow and drug cluster cell delivery

【技术实现步骤摘要】
一种基于光热诱导反向马兰戈尼流的方法及药物集群细胞递送的方法


[0001]本专利技术属于药物递送
，具体涉及一种基于光热诱导反向马兰戈尼流的方法及药物集群细胞递送的方法。

技术介绍

[0002]向细胞递送药物对精准医疗有非常重要的意义。基于不同运动机制(例如，光、化学、磁、声学和生物)具有多种结构和多种组件的微/纳米马达进行药物递送，并且取得了显著进展，但由于复杂的生理条件，基于微/纳米马达集群的输送系统在生物医学应用中仍然受到限制。对于蛋白质、核酸和药物等样品的输送，上述马达机制中的强电场、高强度光或直接将药物与磁性颗粒结合会不可避免地对生物样品的活性产生不可逆转地影响。为了克服这些障碍，已经开发了许多像磁镊、介电泳、光镊这样非接触式操作技术。
[0003]在这些技术中，光镊可以通过使用高度聚焦的激光束通过光子动量转移以非接触方式捕获和操纵微型物体。该技术已被广泛用于捕获和操纵生物样品，例如病毒、细菌、以及动物细胞。然而，用高强度激光直接照射生物样品会对生物样品造成光损伤并伴随有热损伤，而且装载药物的物体也可能会因激光诱导的光化学或光热反应而失活。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于光热诱导反向马兰戈尼流的方法及药物集群细胞递送的方法，克服光热对细胞造成的损伤，同时精准完成药物细胞递送。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种基于光热诱导反向马兰戈尼流的方法，包括以下步骤：向平铺有硅油膜的玻璃基板上滴加液滴，得硅油环绕的液滴；所述液滴中包含细胞；
[0007]利用光镊抓取所述硅油环绕的液滴中的悬浮细胞至液滴和硅油的边界处，将光阱照射到硅油里，在水油界面产生反向马兰戈尼流。
[0008]优选的，所述玻璃基板包括亲水性玻璃基板。
[0009]优选的，形成所述硅油膜所使用的硅油，黏度为5～300Cst。
[0010]优选的，所述光镊的激光波长为1064nm；所述光镊的激光功率不高于250mW。
[0011]本专利技术还提供了利用上述方法诱导的反向马兰戈尼流在制备药物集群细胞递送系统中的应用。
[0012]本专利技术还提供了一种基于光热诱导的反式马兰戈尼对流用于对细胞递送药物的集群系统，包括具有亲水性的玻璃基板、硅油和光镊系统。
[0013]本专利技术还提供了一种非治疗目的的基于光热诱导反向马兰戈尼流用于药物集群细胞递送的方法，向平铺有硅油膜的玻璃基板上滴加液滴，得硅油环绕的液滴；所述液滴中包含细胞和载药颗粒；
[0014]利用光镊抓取所述硅油环绕的液滴中的悬浮细胞至液滴和硅油的边界处，将光阱
照射到硅油里，在水油界面产生反向马兰戈尼流，载药颗粒聚集到所述边界处细胞的周围，实现对细胞的药物递送。
[0015]优选的，所述载药颗粒的制备方法，包括利用1μm介孔二氧化硅颗粒修饰上羧基，载上药物。
[0016]优选的，所述悬浮细胞距所述边界处的位置＞15μm。
[0017]优选的，所述悬浮细胞包括悬浮生长在培养基中的细胞，或由贴壁生长得到细胞再悬浮后得到的细胞。
[0018]有益效果：本专利技术提供了一种基于光热诱导反向马兰戈尼流的方法，玻璃基板上平铺硅油膜，膜上滴液滴稳定后形成硅油环绕的液滴。其中液滴中含有细胞和载药颗粒，利用光镊的激光照射到硅油中，会在水油的边界处产生稳定的反向马兰戈尼流，使溶液中载有药物的颗粒产生集群，用光镊抓取一个或两个细胞放在水油边界附近，同过控制光阱的移动来控制药物集群细胞递送。所述激光波长与硅油的吸收相匹配。本专利技术通过将激光照射到硅油里，硅油在对应的光镊的激光波长有很强的吸收，导致在硅油中产热，避免光热对细胞造成损伤。光热诱导水油界面的反向马兰戈尼流使载药颗粒的集群运动到细胞周围，精准的完成药物递送。
附图说明
[0019]图1为本专利技术硅油环绕液滴的图像；
[0020]图2为本专利技术用染料对细胞进行染色的图像；
[0021]图3为本专利技术在激光照射下，在水油边界处产生反向马兰戈尼流集群示意图和实验图；
[0022]图4为本专利技术用激光直接照射对细胞的损伤的图像和激光照射到硅油中没有对细胞造成损伤的图像；其中a图激光直接照射到细胞，由于光热对细胞造成损伤，在40分钟内死亡；b图激光照射到硅油中，没有光热对细胞的损伤，在40分钟时细胞正常存活；
[0023]图5为本专利技术光热诱导反向马兰戈尼流用于载药集群运动到细胞周围的图像；其中a图是对单个细胞的药物集群递送；b图是对两个及以上的细胞的药物集群递送；
[0024]图6为本专利技术中不同的功率导致细胞的死亡时间不同的数据图；
[0025]图7为本专利技术中随着时间的变化载药颗粒的聚集数量的数据图。
具体实施方式
[0026]本专利技术提供了一种基于光热诱导反向马兰戈尼流的方法，包括以下步骤：向平铺有硅油膜的玻璃基板上滴加液滴，得硅油环绕的液滴；所述液滴中包含细胞；
[0027]利用光镊抓取所述硅油环绕的液滴中的悬浮细胞至液滴和硅油的边界处，将光阱照射到硅油里，在水油界面产生反向马兰戈尼流。
[0028]本专利技术所述玻璃基板优选包括亲水性玻璃基板，实施例中选用3μm厚度的玻璃基板，优选购自广州锂阁科技有限公司。本专利技术优选向所述玻璃基板上滴加硅油，硅油在玻璃表面快速铺展开形成硅油膜，所述硅油的黏度优选为5～300Cst，且所述硅油的体积优选为100μL，形成5μm左右厚度的油膜。
[0029]本专利技术向所述硅油膜上滴加液滴，所述滴加时，优选将所述液滴滴加到所述硅油
膜的中心，由于液滴的密度较大，在重力作用下逐渐将硅油排开；液滴在接触到玻璃表面后，由于形成三相接触线，迅速在玻璃表面铺展，稳定时形成硅油环绕的液滴。本专利技术所述液滴优选为包含所述细胞的去离子水溶液。
[0030]本专利技术优选利用光镊抓取一个或两个悬浮细胞放在水油边界附近，利用光镊的激光照射到硅油中，会在水油的边界处产生稳定的反向马兰戈尼流现象。本专利技术所述光镊所用的光镊系统的光学镊子优选为围绕倒置光学显微镜(Nikon Eclipse Ti
‑
U)使用连续波固态激光器在光波长为1064nm，60倍水浸倒置物镜(数值孔径：1.0)用于激光束聚焦；个人计算机(PC)接口，声光偏转器(AOD)系统被用作空间光调制器(SLM)来控制光阱。使用PC接口的CMOS相机实时捕获图像和视频。本专利技术所述光波长为对细胞损伤较小。本专利技术所述光功率优选不高于250mW，更优选为50mW。本专利技术实施例中优选只设置一个光阱，并且光阱照射在硅油里，最优光功率为50mW。
[0031]在本专利技术中，反向马兰戈尼流的产生是由于激光照射到硅油中，硅油对光的吸收诱导热上升液流，同时诱导硅油和空气界面的正向马兰戈尼流，两者方向一致，相互增强。底部的硅油在不断地从两侧补充至热源的同时，部分动量发生转移，带动水溶液从两侧向热源方向收缩，产生反向马兰戈尼流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光热诱导反向马兰戈尼流的方法，其特征在于，包括以下步骤：向平铺有硅油膜的玻璃基板上滴加液滴，得硅油环绕的液滴；所述液滴中包含细胞；利用光镊抓取所述硅油环绕的液滴中的悬浮细胞至液滴和硅油的边界处，将光阱照射到硅油里，在水油界面产生反向马兰戈尼流。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述玻璃基板包括亲水性玻璃基板。3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，形成所述硅油膜所使用的硅油，黏度为5～300Cst。4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述光镊的激光波长为1064nm；所述光镊的激光功率不高于250mW。5.利用权利要求1～4任一项所述方法诱导的反向马兰戈尼流在制备药物集群细胞递送系统中的应用。6.一种基于光热诱导的反式马兰戈尼对流用于对细胞递送药物的集群系统，其特征在于，包括具有亲水性的玻...

【专利技术属性】
技术研发人员：史阳，辛洪宝，王丹宁，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：