細胞中的磁性納米顆粒會發生什麼變化？

博科園：本文為納米技術類

雖然磁性納米顆粒在細胞成像和組織生物工程中的應用越來越廣泛，但從長期來看，它們在幹細胞中發生的變化仍未得到證實。來自CNRS、索邦大學(Sorbonne university)、巴黎狄德羅大學(Paris Diderot)和巴黎第13大學(Paris 13)研究人員發現，這些納米顆粒會大量降解，在某些情況下，細胞會「重新磁化」。這一現象是由第一個納米顆粒降解後釋放到細胞內介質中鐵產生新的磁性納米顆粒生物合成的標誌。這項研究發表在2019年2月11日的《美國國家科學院院刊》(PNAS)上，它可以解釋人類細胞中存在的「天然」磁性，並有助於設想納米醫學的新工具，這要歸功於細胞自身產生的這種磁性。

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博科園-科學科普：磁性納米顆粒是當今納米醫學的核心，它們可以作為影像學診斷試劑、熱抗癌試劑、藥物靶向製劑和組織工程製劑。在完成治療任務後，它們在細胞中的命運問題還沒有得到很好的理解。為了追蹤這些納米顆粒在細胞中的旅程，法國巴黎大學(CNRS/ Universite Paris Diderot)和巴黎大學(INSERM/ Universite Paris Diderot/ Universite Paris 13)實驗室的研究人員與索伯恩大學(Sorbonne university 1)的科學家合作，開發了一種研究生命系統中納米磁性的原始方法：首先在體外將磁性納米顆粒植入人體幹細胞，。然後讓它們分化發育一個月，在細胞內環境中長期觀察它們並監測它們的轉化。

在幹細胞內合成磁性納米顆粒，從先前內化的納米顆粒降解產物開始。這些生物合成的納米顆粒在核內體(白色箭頭)中原位生成，平均長度為8納米。圖片：Laboratory MSC (CNRS/University of Paris Diderot)

通過跟蹤這些納米顆粒在細胞中的「磁指紋」，研究人員發現它們首先被破壞(細胞磁化下降)，然後釋放鐵到細胞內環境中。接下來，這種「遊離」的鐵以非磁性的形式儲存在鐵蛋白中，鐵蛋白是負責儲存鐵的蛋白質，或者作為細胞內新磁性納米顆粒生物合成的基礎。這種現象在某些細菌中是已知的，但是像這樣的生物合成從未在哺乳動物細胞中出現過。這可以解釋在人體不同器官的細胞，尤其是大腦中，觀察到磁性晶體的存在。更重要的是，這種以磁性形式儲存的鐵也可能是細胞長期「解毒」以對抗多餘鐵的一種方式。從納米醫學的角度來看，這種生物合成為細胞純生物磁標記的可能性開闢了一條新途徑。

博科園-科學科普｜研究/來自: CNRS

參考期刊文獻:《美國國家科學院院刊》

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