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敏感纤维

银虫 (初入文坛)

【答案】应助回帖

wo357026239(金币+120, 翻译EPI+1): 2012-01-05 19:47:33
因其双光子发光,金纳米棒适用于三维成像。 尽管细胞的自发萤光提供了细胞成像的最简单方法,其所需的用来激发自发光的高达35 毫瓦的激光能量为安全性带来了潜在的威胁。如图4A所示,即使激光能量低于30 毫瓦,30次光栅扫描后,细胞即可死亡。当能量被提高到35毫瓦时,可见明显细胞穿孔 (图6A)。 在如此高能量下的激光操作,将引起人们对医疗安全的担忧。 加入金纳米棒可改进成像,这是因为对一个长宽比为4的金纳米棒来说,在其横截面的双光子激发可达约 ~3 ×104 GM,这比荧光素分子高出三个数量级[32,33]。因此,和传统的荧光分子相比,金纳米棒是优秀的对比度提升剂。

在坏死的细胞和凋亡的细胞上皆可观察到细胞膜起泡。细胞膜开始气泡通常被认为是细胞凋亡的前兆[34]。 在细胞凋亡过程中,细胞骨架的破坏导致细胞膜向外鼓出。高强度的飞秒级激光脉冲,尤其是它所产生的金纳米棒区域光热效应,可破坏提供支撑以维持细胞形状的细胞间肌动蛋白网络[7]。可以观察到,坏死细胞的染色几分钟内即可完成。使用Annexin V-cy3.18染色凋亡细胞,充分的染色需要至少2小时的培养。PI染色短时间内即可完成,说明坏死细胞的膜已经受到了损坏。当激光功率为2毫瓦或更高时,一次光栅扫描后即可观察到细胞膜穿孔 (图6B)。大幅度缩短辐照时间可明显减少能量的注入。
然而,如此大功率的激光应用,可带来潜在的安全隐患。此功率/功率比应为应用中的最上限。当功率值下降时,热效应占据了主导地位,高温导致的细胞损伤成为了细胞死亡的主要因素。在近期的工作中也有报导,实时观测中可见在金纳米棒的参与下,高功率辐照引起了更多的细胞穿孔。
在癌症治疗中,与细胞坏死相比,引发细胞凋亡可明显降低所需的能量输入。比如,在0.5毫瓦下,20次扫描即导致hela细胞凋亡,少于杀死细胞所需剂量的1/7 (150次扫描)。当激光功率提高到1.5毫伏,2次扫描即可导致细胞凋亡,这是导致细胞坏死所需的1/5。因此,当激光功率处于0.5 -1.5毫伏之间时,致使细胞凋亡所需的能量只是导致细胞坏死所需能量的1/7 到1/5(少于20%),同时也比医疗安全值 (100 mJ/cm2)低两个数量级[37]。在不同激光功率下导致细胞坏死和凋亡的能量起始值如图5所示。提高激光功率,致细胞坏死或凋亡的能量即随之降低。这可归因于更高激光功率下,金纳米棒产生的热量更高。
因为低能量的注入即可阻止癌细胞的繁殖,诱使细胞凋亡对医疗中的应用非常重要。就像化学疗法和和放射疗法中,药物所导致的细胞凋亡和肿瘤破坏一样,这可以获得一种更安全和平和的方式来破坏肿瘤。然而,光热法治疗所致的细胞凋亡可更精确的控于局部,避免了抗癌药及用于辐照治疗的同位素所带来的强烈的副作用[38]。有趣的是,在近期的研究中,科学家们观察到金纳米棒的光热效应可通过破坏线粒体 (其控制细胞凋亡),导致巨噬细胞凋亡[38]。在本实验中,是否这也是控制癌细胞凋亡的机理,仍是一个有趣的研究题目。
2楼2012-01-05 17:01:35
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