丰桥工业大学机械工程系的一个研究团队开发了一种纳米秒脉冲激光辅助光穿孔方法，该方法使用氧化钛纳米管（TNT）进行了高效且低成本的细胞内递送。
验证了在TNT上用纳秒脉冲激光照射后细胞内递送的可能性的概念证明。使用电化学阳极氧化技术在不同的电压和时间下在钛片上形成TNT。HeLa-人宫颈癌细胞在纳米管中培养，然后浸入生物分子溶液中。将细胞暴露于纳秒脉冲激光后，我们成功地将碘化丙锭（PI）和荧光右旋糖酐成功地传递到了细胞中。
丰桥工业大学机械工程系的一个研究团队开发了一种纳秒脉冲激光辅助光穿孔方法，该方法使用氧化钛纳米管（TNT）进行了高效且低成本的细胞内递送。
他们的研究结果发表在《应用表面科学》上（“二氧化钛纳米管能通过激光辅助光穿孔促进细胞内递送吗？”）。
（a）在二氧化钛纳米管顶部培养的细胞和（b）利用纳米管阵列和脉冲激光之间的相互作用进行大规模平行光穿孔的图形表示。图片：丰桥工业大学）
具有高细胞活力和转染能力的将外部分子递送到活细胞中的潜力在细胞生物学中用于诊断，药物递送以及朝着细胞疗法和再生医学的治疗发展中引起了较大的兴趣。多年来，药物输送系统已经取得了进步，可以更好地控制药物剂量，靶向输送和减少副作用。这些技术可以分类为病毒，物理或化学方法。
在这些方法中，由于较少的侵袭性，光穿孔正在出现，并且在近几年中已广泛用于细胞内递送。在这种方法中，吸收脉冲光的金纳米颗粒分散在溶液中以使细胞穿孔，但是材料昂贵。期望使用较便宜的纳米材料，同时保持高递送效率和细胞生存力。
该研究小组设计并制造了一种具有成本效益的纳米管阵列，用于基于光穿孔的细胞内递送。使用电化学阳极氧化技术，以不同的电压和时间在钛片上形成TNT。X射线光电子能谱（XPS）显示存在不同的氧化钛物质，例如TiO 2和Ti x O y（TiO / Ti 2 O 3 / Ti 3 O 5）。
由不同的阳极氧化电压和时间形成的TNT具有不同浓度的此类氧化物质以及少量的Ti金属（Ti0）。由于氧缺陷的形成，纳米管具有准金属和金属特性。纳秒脉冲激光照射后，纳米管的这些性质可以通过各种机制促进细胞内递送。
在TNT上培养HeLa-人宫颈癌细胞，并引入生物分子溶液。在纳米管上用532 nm脉冲激光照射后，我们成功地将碘化丙啶（PI）和右旋糖酐高效高效地传递到了人宫颈癌HeLa细胞中。
细胞膜穿孔的可能原理包括热介导的纳米气泡，光化学诱导的活性氧（ROS），从纳米管到细胞膜的热传递以及每个纳米管上的局部表面等离子体共振高电磁场增强。这导致在每个细胞膜-纳米管界面上形成空化纳米气泡，这些气泡可以迅速生长，聚结和塌陷以引起爆炸，从而导致细胞膜穿孔，从而使生物分子能够从外部传递到细胞内部。
丰桥工业大学研究人员L. Mohan说：“基于TNT的光穿孔的细胞内递送的确切机制仍不清楚。细胞内递送可能是这些机制的结合。”
丰桥工业大学的团队负责人Moeto Nagai认为，二氧化钛纳米管可以成为使用脉冲激光进行细胞内递送的通用且低成本的平台。该设备的突出特点是具有平行和可控的均匀输送，效率高且具有细胞活力，它潜在地可用于细胞疗法和再生医学。