Transfection or complexing reagents are specifically designed to improve cytosolic deliv-ery of molecules such as DNA, RNA, proteins or synthetic agents. However, due to low transfection efficiency or reagent mediated cytotoxicity, these transfection methods cannot be used for a broad range of cell types including primary cells, suspension cells, immune cells or hard-to-transfect cells. There is a great needed to develop a common, universal-platform for delivering foreign molecules into diverse cells. Importantly, technique should bypass the limitations of conventional reagents and should be versatile. Here, we show that carbon nanosyringe arrays (CNSAs) under the applied centrifugal force (cf-CNSAs) can deliver di-verse bioactive agents directly into the cytosol of different cells including hard-to-transfect cells, with relatively high efficiency and reproducibility. The proposed transfection method is an optimized form of reported CNSAs tool which is rapid, simple and assures superior deliv-ery with minimal toxicity. Active species such as siRNAs, plasmids, proteins, nanoparticles and small molecules were successfully transported across the biological barriers in the controlled manner. The cf-CNSA platform by overcoming the limitations of currently available transfection tools, opens the way to active delivery of variety of cargos and thereby making it possible to analyze the cellular responses.
세포 도입 (transfection)은 유전자 기능 연구, 유전자 발현 조절, 돌연변이 분석과 세포 내에서의 단백질 재조합 연구 등을 포함하는 다양한 생물학적 응용 연구에 사용된다. 세포 도입을 위하여 여러 회사에서 시약과 일반적인 세포 도입 방법을 제공하고 있지만, 현재 나와있는 세포 도입 방법으로도 세포 도입이 어려운 세포가 존재하는 문제가 발생한다. 또한 이러한 문제점을 해결하기 위해 마이크로 주사기, 전기 천공법 등과 같은 물리학적인 세포 도입 방법을 사용하지만 이러한 세포 도입 방법 또한 세포 독성이 높아 세포 생존 능력이 떨어진다는 문제점을 가지고 있다. 우리 연구팀에서는 세포 독성을 낮추면서 높은 세포 도입 효율을 지니는 탄소 나노 주사기 배열 (CNSAs) 에 원심력 (centrifugal force)을 더한 방법을 이용하여 다양한 약물 전달하는 시스템을 개발하였다. 이 시스템의 가장 큰 장점은 다양한 약물을 약물 상태 그대로를 세포막을 통과하여 세포 내로 도입 시킬 수 있다는 것이다. 우리는 이 논문에서 CNSAs 를 이용하여 siRNAs, plasmids, proteins 을 각 약물을 도입시킬 때 사용하는 일반적인 세포 도입 방법과 비교하여 기존의 방법과 효율이 높거나 비슷한 수준의 효율을 지님은 물론 CNSAs 의 세포 독성이 낮음을 증명하였다. 이러한 CNSAs 는 도입이 어려운 세포 내로 다양한 약물을 전달함으로써 도입이 어려워 연구가 힘들었던 분야 개척에 응용되어 세포 내에서의 유전자 기능 연구 등에 새로운 창을 열수 있을 것으로 기대된다.
