[2019年德国慕尼黑国际激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC） - 2019.6.23-2019.6.27] 2019年欧洲激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）——利用金纳米颗粒等离子体加热控制脂质膜电流以调节神经元行为应用

摘要： 电生理学是研究神经系统的重要方法。然而，电刺激面临选择性、空间分辨率、机械稳定性及植入损伤等多重挑战。光刺激技术通过提供更具选择性的刺激、更高的空间分辨率及更低的设备侵入性，可能规避部分难题。光遗传学通过向神经元引入光敏离子通道实现时空精准调控的光刺激，为神经功能研究提供了强大工具，但其临床应用主要受限于基因改造问题。当前光刺激技术的发展方向是利用纳米颗粒（NPs）进行神经细胞纳米级温度调控——当金纳米颗粒（AuNPs）等纳米吸收体受其等离子体共振波长照射时，会快速产热并将热量传递至细胞膜。光吸收性AuNPs的激光照射可瞬时增强细胞膜通透性[1]。本研究探讨了直径10-50nm AuNPs与人工膜的相互作用模式，利用AuNPs的局部等离子体加热效应调控膜电流及电导状态。实验采用人工平面脂质膜（BLM）体系：通过含顺式/反式两个区室的特氟龙小室（中间留有小孔形成脂双层膜），分别注入不同浓度KCl电解液，利用插入膜两侧盐溶液的银/氯化银电极配合电流-电压转换器测量膜电流（I）[2]。选择二棕榈酰磷脂胆碱（DiphPC）构建脂双层膜，将不同尺寸与浓度的AuNPs加入顺式区室。短暂孵育后以λ=532nm激光聚焦照射小孔（所有实验激光功率设为50mW），光源包含连续及脉冲两种照射模式。结果显示：50nm AuNPs在连续/脉冲照射下产生的跨膜电流分别为17pA和10pA；相同条件下10nm AuNPs加热导致的跨膜电流则为12pA和8pA。