近日，哈工大（深圳）馬星教授課題組陳昱鐸以第一作者身份在國際著名期刊《先進功能材料》（《Advanced Functional Materials》）上發(fā)表論文。該研究團隊開發(fā)了一種磁控驅(qū)動的碳基材料螺旋納米機器人，并將其用于無線操控的細胞膜精準穿刺，同時實現(xiàn)了細胞內(nèi)生物信號的檢測和單細胞靶向光熱殺傷癌細胞的診療功能。

在微納米尺度下使用無線操控器件完成細胞膜穿刺，對藥物輸運、微創(chuàng)手術、基因編輯等生物醫(yī)學領域的基礎研究與醫(yī)療應用具有重要意義。自1911年報道的微針注射研究以來，各種針對細胞的穿膜技術和跨膜遞送策略被研究人員提出，但現(xiàn)有的大多技術存在可操控性弱、設備相對復雜、靶向精準性差、跨膜效率低等問題。微納米機器人作為一種能夠?qū)⑵渌问侥芰哭D(zhuǎn)換為機械能的小型化無線操控器件，可實現(xiàn)自驅(qū)動的靶向運動，同時能夠在復雜的微環(huán)境中完成超微型的操作任務。

磁性螺旋納米機器人的制備、進行細胞膜穿孔、完成胞內(nèi)信號檢測、以及單細胞靶向光熱殺傷癌細胞示意圖

據(jù)介紹，團隊通過化學氣相沉積和物理沉積技術批量化制備出了磁性螺旋納米機器人，基于磁控旋進運動的策略，開展對納米機器人的精準運動控制與運動行為分析，進而控制納米機器人實施單細胞的靶向穿刺。團隊通過激光共聚焦染色分析，證實了納米機器人對細胞膜以及核膜的機械突破能力。該納米機器人可以進一步完成胞內(nèi)的生物拉曼信號的采集，并且利用自身材料光熱效應實現(xiàn)對單細胞靶向的光熱殺傷癌細胞。這項工作提出了對細胞膜機械穿孔的新途徑，為開發(fā)診療一體化的生物醫(yī)用微納米載體平臺提供了新思路。

該論文第一作者陳昱鐸是哈工大（深圳）材料科學與工程學院2017級本科生。2019年10月，陳昱鐸進入生物智能材料實驗室參與科研工作，在馬星教授與團隊成員的指導下，陳昱鐸不斷探索創(chuàng)新，進一步堅定了自己的科研理想。本科畢業(yè)后，陳昱鐸選擇作為課題組臨時研究助理留校繼續(xù)開展科研工作。目前，他已被洛桑聯(lián)邦理工(EPFL)-材料科學與工程碩士項目錄取，計劃于秋季學期赴歐留學深造。

哈工大（深圳）為通訊單位，哈工大（深圳）馬星教授與深圳大學孫燕明助理教授為共同通訊作者。