英文原题：A Nanoimprinted Photothermal Chip for On-Demand Spatiotemporal Activation of CRISPR/Cas9 Gene Editing
通讯作者：周安维，南京大学；李斌义，丹阳市人民医院；葛海雄，南京大学；宁兴海，南京大学
作者：陈柯戎，朱嘉翊，樊春云
基因编辑技术的精准、高效控制是生物医学领域的核心挑战。传统递送方式如病毒载体、电转染等，往往无法兼顾高效、安全与可控。因此，发展高效、安全且可时空调控的通用型非病毒基因递送平台，成为领域内的迫切需求。利用纳米压印技术制备的光热响应芯片正是针对这一需求的全新解决方案：它通过非病毒的物理方式实现高效递送，并利用独特的光热效应赋予了CRISPR系统在时间与空间维度上的“开关”控制能力，同时提高细胞代谢水平，保证了细胞的高活性，从而为基因编辑的安全精准应用奠定了关键技术基础。
图1. 基于光热芯片的高效基因编辑平台开发与应用示意图
近日，南京大学宁兴海教授、葛海雄教授团队在Nano Letters上发表了基于光热芯片的高效基因编辑平台开发与应用研究。基于纳米压印技术制备金纳米柱阵列，并改善生物相容性，制备具有光热响应特性的芯片材料。该芯片作为“光控开关”，通过近红外光产生温和热场，可逆增强细胞膜通透性，实现CRISPR组分有效递送，兼具高效率、高细胞活性及代谢激活功能，为多细胞类型基因编辑提供通用平台。
图2. 基于光热芯片的高效基因编辑平台NPC的设计、制备、体外基因编辑效应与体内治疗效果
研究团队通过利用纳米压印技术，制备出结构精确、重复性好的金纳米柱阵列，并经表面修饰使其具有良好的生物相容性。该芯片在近红外光激发下，可将光能高效转化为局域热量，使生长在其上的细胞膜通透性瞬时提高，从而成功将CRISPR/Cas9组分递送至胞内，在多种细胞模型中均实现高效编辑。除此之外，可通过调节光照区域与时间，精确控制编辑发生的空间范围与过程时序。具体而言，研究团队利用该芯片成功编辑小鼠T细胞，PD-1基因敲除效率约60%。编辑后的T细胞在体内实验中能够明显抑制荷瘤小鼠的肿瘤生长，最终瘤体积比对照组减少超70%，且小鼠生存期大幅延长。同时，肿瘤组织内CD8+ T细胞浸润明显增加，免疫微环境被有效激活，从而实现了肿瘤免疫治疗效果。
本研究开发的纳米压印光热芯片，为基因编辑提供了一种高效、安全且时空可控的新型递送方案。该平台不仅有望推动基因治疗与细胞工程的临床应用，也为生命过程的动态调控研究提供了强有力的工具。未来，团队将进一步探索该芯片在体内递送与多基因调控中的应用，推动其向临床转化。
相关论文发表在Nano Letters上，南京大学博士后陈柯戎、南京大学硕士生朱嘉翊、丹阳市人民医院樊春云为文章的共同第一作者，南京大学博士后周安维、丹阳市人民医院主任医师李斌义、南京大学宁兴海教授、南京大学葛海雄教授为共同通讯作者。
南京大学现代工程与应用科学学院教授，博士生导师
研究方向：从事生物医学领域相关研究工作，致力于化学、分子生物学、药学、材料学与医学等多学科交叉前沿研究。综合运用基础学科理论与工程技术，围绕基因治疗和细胞治疗的实际需求，设计与构建功能性生物材料和器件，发展新型疾病诊断与治疗的原理、技术及相关产品。
南京大学现代工程与应用科学学院教授，博士生导师
研究方向：从事微纳图案化技术与功能高分子材料相关研究，聚焦于先进纳米加工技术的优化与拓展，系统开展纳米压印工艺提升及应用研究，同时致力于发展低成本、高效率、大面积的新型纳米加工技术，并将相关技术应用于光电器件、传感器、生物检测及绿色能源等领域的纳米器件制备与制造。
主页链接：https://nanofab.nju.edu.cn/
Nano Lett. 2026, 26, 1, 532-542
Publication Date: December 23, 2025
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5c05571
Copyright © 2025 American Chemical Society
Teri W. Odom
Northwestern University
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