德州农工大学生物医学工程系的科学家正在开发新的方法，以推进再生医学和癌症治疗领域的发展。他们开发了一种比头发丝还小1000倍的二维纳米片。

其开发者Akhilesh Gaharwar博士说，它由可以吸附近红外（NIR）光并改变细胞行为的二硫化钼（molybdenum disulfide）构成。这些纳米片是一类新兴的材料，由于其独特的形状和尺寸而显示出不同的物理和化学性质。

近年来，一些纳米材料因其光响应能力而被用于生物医学领域。尽管Gaharwar的研究具有很强的潜力，但它还是一个比较新的领域，很少有研究探讨它们的细胞相容性，也没有人探索它们是否能通过光调节细胞功能。

为了探索通过光控制细胞反应的可能性，Gaharwar的研究小组合成了一种原子薄的纳米片，可以吸附近红外光并将其转化为热。与其他类型的光（包括紫外线和可见光）相比，近红外光可以穿透组织的深层，并可用于刺激深层组织的自然生物修复机制。

由于相对于它的表面积，纳米片很薄，所以它们可以粘附在细胞外膜上，并向细胞核传递细胞信号，从而控制它们的行为。一些纳米片会也被细胞吃掉，从内部影响细胞功能。

Gaharwar说：“光响应生物材料在开发下一代无创、精确和可控的医疗设备方面具有强大的潜力，可用于一系列生物医学应用，包括药物递送、癌症治疗、再生医学和3D打印。”

他的研究最近被刊登在《pNAS》杂志上。

Gaharwar的团队与德克萨斯A&M健康科学中心分子与细胞医学系的助理教授Irtisha Singh博士合作，利用下一代测序技术来破解光和/或纳米片对细胞基因调控的影响。把一个细胞想象成一块空白的画布，把基因调控想象成能把画布变成独特或有趣的东西的颜料。对于干细胞来说，基因调控帮助它们确定是什么样的细胞，如肌肉、骨骼等。基因表达的轻微激动都会显著影响这些细胞的功能，如运动、繁殖和表达。

细胞基因表达谱显示，光刺激纳米片对细胞迁移和伤口愈合有显著影响。他们证明用纳米片和光处理的癌细胞不能自由移动，这是个好消息。纳米片和光的结合可能为控制和调节细胞迁移和功能提供新的途径。

研究小组发现，纳米片能与一种叫做整合素（integrin）的细胞表面受体结合。这些整合素蛋白通过向细胞提供有关其周围环境的信息，在正常细胞功能中发挥重要作用。如果这些蛋白质被纳米纸覆盖，它们就不能告诉细胞四处移动，这样就可以有效地阻止细胞无限期地移动了。

原文检索：photothermal modulation of human stem cells using light-responsive 2D nanomaterials

（生顾通：伍松）