電穿孔是一種成熟的方法，可將外源分子導入培養細胞中。這個過程大家都很熟悉，是將一系列電脈衝施加在細胞上，導致細胞膜上形成非常小的孔，這樣核酸、蛋白質和藥物等分子就能進入細胞。
傳統的電穿孔是利用大的扁平電極，將高電場施加到培養基中的細胞。然而，如果孔徑太大或時間太長，可能造成相當一部分的細胞死亡。即使精心優化，情況也未必能改善。因此，電穿孔往往帶給人們高毒性的印象。
近來，一些研究人員利用中空納米結構改善了貼壁細胞的電穿孔。這些結構有著納米大小的尖端，它們集中了所施加的電場，可以將電壓從幾百伏大大降低至幾伏。不過這種方法也存在一些問題，包括培養基中的分子可能無意中進入細胞，以及電壓仍然有點高，會造成水的電解，導致可能損傷細胞的活性氧（ROS）產生。
近日，義大利理工學院的 Michele Dipalo 和 Francesco De Angelis 領導的研究團隊開發出一種新穎的中空納米電極，可以克服這些問題。這項成果於 8 月發表在 《Scientific Reports》 上。
研究人員在薄薄的氮化矽膜上形成了 3D 中空納米通道。他們接著用金包被了氮化矽膜和納米通道，以便提供導電性，併兼容細胞生長。最後一步是使用環氧聚合物 SU8 的絕緣層覆蓋鍍金表面，這樣只有納米通道的尖端突出，形成中空的納米電極。
這些納米電極是整個平臺的關鍵所在，因為在施加電脈衝時，它們作為電極，同時還允許分子在電穿孔期間通過。細胞牢牢粘附在納米電極上。絕緣層確保電穿孔僅僅在納米通道接觸細胞的尖端發生。這些尖端部分只有納米大小，因此可在低至 1.5 V 的電壓下形成強電場，避免了活性氧的形成。
研究人員發現，當細胞在納米電極的頂端生長時，它們的活力沒有任何變化。之後，他們以 10 秒脈衝串（20 kHz，2 V）對 NIH-3T3 細胞進行電穿孔，發現轉染效率高達 80%，而且細胞存活率高於 98%。之後，他們又成功對 HL-1 心肌細胞這種難轉染的細胞進行電穿孔。
作者認為，這種基於中空納米電極的電穿孔新方法能夠溫和、可控地將各種分子導入貼壁培養的細胞內部。
編譯自：Soft electroporation for delivering molecules into tightly adherent mammalian cells through 3D hollow nanoelectrodes.Sci Rep 2017 Aug 17;7(1):8524.
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