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為驗(yàn)證納米電穿孔介導(dǎo)的藥物輸送的速度、效率和安全性，首先建立了一個(gè)細(xì)胞物理模型，分析了納米通道上細(xì)胞周圍的電場和電勢分布（圖2a-c）。結(jié)果顯示，當(dāng)施加的系統(tǒng)電壓在10V-40V范圍內(nèi)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生＞1V的跨膜電勢（細(xì)胞膜內(nèi)外的電勢差），成功地在細(xì)胞膜上進(jìn)行了電穿孔。與此同時(shí)，納米通道具有聚焦電場的功能（圖2b），確保在低電壓下有足夠的電泳力將藥物分子推入細(xì)胞內(nèi)。隨后驗(yàn)證了納米電穿孔遞送模塊較高的安全性（98%）和高效的遞送效率（90%）（圖2d-f），同時(shí)將細(xì)胞內(nèi)遞送速度提高了103倍，藥物內(nèi)化時(shí)間縮短至～3秒。

在納米電穿孔遞送模塊完成藥物遞送后，細(xì)胞被消化后沿著微流道進(jìn)入DNA張力傳感器模塊。該DNA張力傳感器通過修飾的自發(fā)地嵌入細(xì)胞膜。在藥物的刺激作用下，一旦細(xì)胞力學(xué)變化超過DNA張力傳感器預(yù)設(shè)的力的閥值，DNA張力傳感器發(fā)生結(jié)構(gòu)性變化，導(dǎo)致熒光信號(hào)的產(chǎn)生。通過分析細(xì)胞力學(xué)特性的變化情況進(jìn)而分析細(xì)胞的活性。在此，我們使用DNA張力傳感器模塊評(píng)估了在不同濃度（0、20、40、60和80 μg/mL）下藥效。其結(jié)果和CCK-8試驗(yàn)對(duì)于細(xì)胞存活率的定量結(jié)果一致，確認(rèn)了這一DNA張力傳感器用于細(xì)胞存活評(píng)估的可靠性

最后，以抗腫瘤藥物DOX作為藥物模型，并采用A549細(xì)胞（人類非小細(xì)胞肺癌）作為細(xì)胞模型進(jìn)一步驗(yàn)證了NDT平臺(tái)的功能性。結(jié)果顯示，NDT介導(dǎo)的藥物遞送，在1分鐘內(nèi)可觀察到DOX（紅色熒光信號(hào)）被成功遞送進(jìn)細(xì)胞內(nèi)（圖3a-b）。而且，在同一藥物濃度的情況下，基于納米電穿孔技術(shù)的NDT平臺(tái)能有效地提高了細(xì)胞的藥物內(nèi)化率。同時(shí)，DNA張力傳感器模塊能夠以熒光信號(hào)的強(qiáng)弱直接、快速（＜30分鐘）地反映藥物刺激下細(xì)胞活性的變化情況（圖3c-e）。而傳統(tǒng)試驗(yàn)需要> 24小時(shí)才能進(jìn)行一輪藥物評(píng)估。研究結(jié)果證明了該平臺(tái)具有高速、高效和安全性，是一種簡單而強(qiáng)大的臨床藥物篩選工具。

來源：傳感器專家網(wǎng)