近日，哈工大（深圳）马星教授课题组陈昱铎以第一作者身份在国际著名期刊《先进功能材料》（《Advanced Functional Materials》）上发表论文。该研究团队开发了一种磁控驱动的碳基材料螺旋纳米机器人，并将其用于无线操控的细胞膜精准穿刺，同时实现了细胞内生物信号的检测和单细胞靶向光热杀伤癌细胞的诊疗功能。
在微纳米尺度下使用无线操控器件完成细胞膜穿刺，对药物输运、微创手术、基因编辑等生物医学领域的基础研究与医疗应用具有重要意义。自1911年报道的微针注射研究以来，各种针对细胞的穿膜技术和跨膜递送策略被研究人员提出，但现有的大多技术存在可操控性弱、设备相对复杂、靶向精准性差、跨膜效率低等问题。微纳米机器人作为一种能够将其他形式能量转换为机械能的小型化无线操控器件，可实现自驱动的靶向运动，同时能够在复杂的微环境中完成超微型的操作任务。
磁性螺旋纳米机器人的制备、进行细胞膜穿孔、完成胞内信号检测、以及单细胞靶向光热杀伤癌细胞示意图
据介绍，团队通过化学气相沉积和物理沉积技术批量化制备出了磁性螺旋纳米机器人，基于磁控旋进运动的策略，开展对纳米机器人的精准运动控制与运动行为分析，进而控制纳米机器人实施单细胞的靶向穿刺。团队通过激光共聚焦染色分析，证实了纳米机器人对细胞膜以及核膜的机械突破能力。该纳米机器人可以进一步完成胞内的生物拉曼信号的采集，并且利用自身材料光热效应实现对单细胞靶向的光热杀伤癌细胞。这项工作提出了对细胞膜机械穿孔的新途径，为开发诊疗一体化的生物医用微纳米载体平台提供了新思路。
该论文第一作者陈昱铎是哈工大（深圳）材料科学与工程学院2017级本科生。2019年10月，陈昱铎进入生物智能材料实验室参与科研工作，在马星教授与团队成员的指导下，陈昱铎不断探索创新，进一步坚定了自己的科研理想。本科毕业后，陈昱铎选择作为课题组临时研究助理留校继续开展科研工作。目前，他已被洛桑联邦理工(EPFL)-材料科学与工程硕士项目录取，计划于秋季学期赴欧留学深造。
哈工大（深圳）为通讯单位，哈工大（深圳）马星教授与深圳大学孙燕明助理教授为共同通讯作者。