[發(fā)明專利]一種在活體血管內(nèi)構(gòu)建細(xì)胞核微流泵的方法

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• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113106084A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉曉帥;李寶軍;張垚;高晴
• 申請（專利權(quán)）人: 暨南大學(xué)
• 主分類號: C12N13/00
• 分類號: C12N13/00
• 代理公司: 北京鑫瑞森知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11961
• 代理人: 韓鳳穎

本發(fā)明提供了一種在活體血管內(nèi)構(gòu)建細(xì)胞核微流泵的方法，屬于光流輸運技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明以內(nèi)源性細(xì)胞核的中心為圓心，采用掃描光攝系統(tǒng)在所述內(nèi)源性細(xì)胞核的周圍創(chuàng)建若干個光學(xué)勢阱形成圓形掃描勢阱，對內(nèi)源性細(xì)胞核施加非接觸、無損傷的光力，由于光力的作用，內(nèi)源性細(xì)胞核圍繞所述圓心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，構(gòu)建得到細(xì)胞核微流泵。與此同時，內(nèi)源性細(xì)胞核周圍的血液將在內(nèi)源性細(xì)胞核的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動下流動。因而，旋轉(zhuǎn)的內(nèi)源性細(xì)胞核可以看作一個內(nèi)源性的微流泵，其可以在血管中激發(fā)特定的驅(qū)動血流，且血流的驅(qū)動方向和速度均可以通過調(diào)節(jié)內(nèi)源性細(xì)胞核的旋轉(zhuǎn)方式實時改變。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光流輸運技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種在活體血管內(nèi)構(gòu)建細(xì)胞核微流泵的方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)公開了將光子能量轉(zhuǎn)化為機械運動的微型機器人，包括微馬達(dá)和微流泵等，其能夠激發(fā)血管內(nèi)微納尺度的局域流場。傳統(tǒng)的微馬達(dá)和微流泵一般由二氧化硅、貴金屬、半導(dǎo)體等外源性材料制成，這些外源性材料的侵入性植入可能會破壞正常的生理環(huán)境。此外，外源性材料通常具有較差的生物兼容性，需要額外的化學(xué)修飾來避免潛在的免疫響應(yīng)(例如被巨嗜細(xì)胞吞噬等)。因此，利用體內(nèi)天然存在的材料構(gòu)建微馬達(dá)和微流泵是非常必要的。

現(xiàn)有技術(shù)還公開了借助光學(xué)操控技術(shù)在活體血管內(nèi)組裝天然的紅細(xì)胞光波導(dǎo)，以此構(gòu)建一種具有生物兼容性的生物傳感器和微馬達(dá)。雖然紅細(xì)胞不會誘發(fā)額外的免疫響應(yīng)，但是紅細(xì)胞微馬達(dá)無法在小于紅細(xì)胞直徑的毛細(xì)血管中動態(tài)旋轉(zhuǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種在活體血管內(nèi)構(gòu)建細(xì)胞核微流泵的方法，利用本發(fā)明的方法能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)源性細(xì)胞核在小于血細(xì)胞直徑的毛細(xì)血管中旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而形成局域流場。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種在活體血管內(nèi)構(gòu)建細(xì)胞核微流泵的方法，包括以下步驟：

以內(nèi)源性細(xì)胞核的中心為圓心，采用掃描光攝系統(tǒng)在所述內(nèi)源性細(xì)胞核的周圍創(chuàng)建若干個光學(xué)勢阱，所述光學(xué)勢阱形成圓形掃描勢阱，使所述內(nèi)源性細(xì)胞核圍繞所述圓心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，構(gòu)建得到細(xì)胞核微流泵；

相鄰兩個所述光學(xué)勢阱的距離≤0.1μm；

所述圓形掃描勢阱和所述內(nèi)源性細(xì)胞核的直徑比為(0.5～1.5)：1。

根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)包括順時針旋轉(zhuǎn)和/或逆時針旋轉(zhuǎn)。

優(yōu)選的，所述圓形掃描勢阱和所述內(nèi)源性細(xì)胞核的直徑比1：1。

優(yōu)選的，每個所述光學(xué)勢阱的光梯度力為0.1～1pN。

優(yōu)選的，所述內(nèi)源性細(xì)胞核包括紅細(xì)胞的細(xì)胞核。

優(yōu)選的，所述內(nèi)源性細(xì)胞核是從血管內(nèi)的細(xì)胞中分離獲得；所述分離的方法包括：

采用掃描光攝系統(tǒng)創(chuàng)建第一光學(xué)勢阱和第二光學(xué)勢阱，所述第一光學(xué)勢阱固定目標(biāo)細(xì)胞核，所述第二光學(xué)勢阱拉伸目標(biāo)細(xì)胞核所在細(xì)胞的細(xì)胞膜，目標(biāo)細(xì)胞核從細(xì)胞中分離；

或者，采用掃描光攝系統(tǒng)創(chuàng)建第三光學(xué)勢阱和第四光學(xué)勢阱，所述第三光學(xué)勢阱固定目標(biāo)細(xì)胞核所在細(xì)胞，所述第四光學(xué)勢阱旋轉(zhuǎn)另一個細(xì)胞對目標(biāo)細(xì)胞核所在細(xì)胞進(jìn)行擠壓，目標(biāo)細(xì)胞核從細(xì)胞中分離。

優(yōu)選的，所述旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為3～10轉(zhuǎn)/秒。

優(yōu)選的，當(dāng)所述內(nèi)源性細(xì)胞核為單個且與血管壁間距大于15μm時，驅(qū)動血流以內(nèi)源性細(xì)胞核為中心環(huán)形流動，且流動方向與細(xì)胞核微流泵旋轉(zhuǎn)方向相同。

優(yōu)選的，當(dāng)所述內(nèi)源性細(xì)胞核與血管壁間距小于15μm，數(shù)量為單個或者多個且旋轉(zhuǎn)方向相同時，驅(qū)動血流沿血管走向直行。