细胞中的磁性纳米颗粒会发生什么变化？

博科园：本文为纳米技术类

虽然磁性纳米颗粒在细胞成像和组织生物工程中的应用越来越广泛，但从长期来看，它们在干细胞中发生的变化仍未得到证实。来自CNRS、索邦大学(Sorbonne university)、巴黎狄德罗大学(Paris Diderot)和巴黎第13大学(Paris 13)研究人员发现，这些纳米颗粒会大量降解，在某些情况下，细胞会“重新磁化”。这一现象是由第一个纳米颗粒降解后释放到细胞内介质中铁产生新的磁性纳米颗粒生物合成的标志。这项研究发表在2019年2月11日的《美国国家科学院院刊》(PNAS)上，它可以解释人类细胞中存在的“天然”磁性，并有助于设想纳米医学的新工具，这要归功于细胞自身产生的这种磁性。

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博科园-科学科普：磁性纳米颗粒是当今纳米医学的核心，它们可以作为影像学诊断试剂、热抗癌试剂、药物靶向制剂和组织工程制剂。在完成治疗任务后，它们在细胞中的命运问题还没有得到很好的理解。为了追踪这些纳米颗粒在细胞中的旅程，法国巴黎大学(CNRS/ Universite Paris Diderot)和巴黎大学(INSERM/ Universite Paris Diderot/ Universite Paris 13)实验室的研究人员与索伯恩大学(Sorbonne university 1)的科学家合作，开发了一种研究生命系统中纳米磁性的原始方法：首先在体外将磁性纳米颗粒植入人体干细胞，。然后让它们分化发育一个月，在细胞内环境中长期观察它们并监测它们的转化。

在干细胞内合成磁性纳米颗粒，从先前内化的纳米颗粒降解产物开始。这些生物合成的纳米颗粒在核内体(白色箭头)中原位生成，平均长度为8纳米。图片：Laboratory MSC (CNRS/University of Paris Diderot)

通过跟踪这些纳米颗粒在细胞中的“磁指纹”，研究人员发现它们首先被破坏(细胞磁化下降)，然后释放铁到细胞内环境中。接下来，这种“游离”的铁以非磁性的形式储存在铁蛋白中，铁蛋白是负责储存铁的蛋白质，或者作为细胞内新磁性纳米颗粒生物合成的基础。这种现象在某些细菌中是已知的，但是像这样的生物合成从未在哺乳动物细胞中出现过。这可以解释在人体不同器官的细胞，尤其是大脑中，观察到磁性晶体的存在。更重要的是，这种以磁性形式储存的铁也可能是细胞长期“解毒”以对抗多余铁的一种方式。从纳米医学的角度来看，这种生物合成为细胞纯生物磁标记的可能性开辟了一条新途径。

博科园-科学科普｜研究/来自: CNRS

参考期刊文献:《美国国家科学院院刊》

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