研究证明星形硅纳米芯片可导致癌细胞内的“机械故障”

这一发现是西班牙国家研究委员会的科学家们的杰作，他们着手更好地了解机械线索能够决定单个细胞的命运。赋予细胞形状和结构的细胞骨架与膜结合形成了一个机械系统，当受到物理力量时，它可以改变细胞的功能。

某些治疗方法，如化疗药物紫杉醇，被设计为针对和改变这种机械功能，并驱动细胞死亡。当涉及到支配某些细胞的功能时，对这些微妙系统的更好理解可能会开辟更多的可能性，并导致从内部摧毁癌细胞的有针对性和高度有效的疗法。

为了探索这些可能性，研究人员设计了一种硅纳米芯片，以便在一种叫做有丝分裂的细胞分裂过程中破坏细胞力学的稳定性。

项目协调员José Antonio Plaza解释说：“这些设备可以在微米和纳米的尺度上对其形状和尺寸进行高度控制。具体来说，制造的设备是星形的，直径为22微米，厚度为50至500纳米。它们由硅制成，其星形的几何形状类似于纳米纤维的网状结构。”

在实验室中研究宫颈癌细胞时，科学家们将它们与星形芯片一起“孵化”，发现它们以很高的速度被纳入细胞，"通常是通过抓住星形的近端臂"。大约90%的内化设备的细胞显示出细胞周期改变的特征，大约一半的细胞分裂发生延迟或受阻。该团队在他们的论文中写道：“这表明细胞死亡是星形装置内化的直接后果，更经常的是随后的MACC（机械性改变的细胞周期）。”

“通过机械障碍物阻止细胞分裂或减慢其速度可以导致细胞死亡，并可能成为未来医疗的关键，”研究作者Teresa Suárez说。“我们的研究表明，这些工具可以成为研究不同疾病（如癌症）的一个创新起点。”

通过对不同厚度、形状、尺寸和硬度的芯片进行实验，该团队还能够展示设计的调整如何带来不同的结果。例如，形状为较大圆盘的芯片不那么容易被细胞吸收，但当它们进入细胞时，会深刻地改变细胞周期并诱发高比例细胞的死亡。通过这种方式，这些微小的芯片不仅可以作为对抗癌症和疾病的潜在“武器”，而且可以作为研究细胞力学的新平台。

研究作者María Isabel Arjona补充说：“制造数百万个尺寸和形状严格精确的硅芯片的能力将允许设计新的工具，促进从创新的角度探索细胞力学，以及促进对细胞内过程的认识。”

这项研究发表在《先进材料》杂志上。