纳米孔膜装置及其使用方法制造方法及图纸

本公开提供了用于将生物分子递送到细胞中的装置和方法。本公开的递送装置包括第一储存器、第二储存器、包含纳米孔的多孔膜，以及两个或更多个电极，所述两个或更多个电极被配置为产生跨越多孔膜的电场，用于将所述第二储存器中存在的生物分子递送通过多孔膜的纳米孔并进入所述第一储存器中存在的细胞中。并进入所述第一储存器中存在的细胞中。并进入所述第一储存器中存在的细胞中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纳米孔膜装置及其使用方法
[0001]交叉引用
[0002]本申请要求2018年9月28日提交的美国临时专利申请号62/738,920的权益，所述申请通过引用整体并入本文。
[0003]引言
[0004]已经使用了几种化学、物理和生物学技术将大分子递送到活细胞中。将生物分子递送到活细胞内对于生物医学研究，药物开发以及基因组编辑来说至关重要。然而，生物分子的常规递送方法如病毒载体、细胞穿透肽、阳离子脂质、带正电的聚合物、批量电穿孔和显微注射提出了若干挑战。这些挑战包括安全问题、毒性、细胞损伤、有限的负载能力、低递送效率、低细胞活力、低细胞通量、高细胞扰动和高成本。
[0005]在本领域中需要允许细胞膜透化以促进向细胞内递送生物分子的递送装置和方法。

技术实现思路

[0006]本公开提供了用于将生物分子递送到细胞中的装置和方法。本公开的递送装置包括第一储存器、第二储存器、包含纳米孔的多孔膜，以及两个或更多个电极，所述两个或更多个电极被配置为产生跨越多孔膜的电场，用于将第二储存器中存在的生物分子递送通过多孔膜的纳米孔并进入第一储存器中存在的细胞中。
[0007]在一个方面，本文提供了一种用于将生物分子递送到真核细胞中的装置，该装置包括：第一储存器，其包括近端和远端；第二储存器，其包括近端和远端；多孔膜，其包含孔径为约50nm至约150nm的至少一个纳米孔，其中所述至少一个纳米孔将第一储存器和第二储存器流体连接；以及两个或更多个电极，它们被配置为产生从第二储存器到第一储存器的电场。
附图说明r/>[0008]图1A
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1C示出了本公开的递送装置的示意图。
[0009]图2A
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2C示出了使用本公开的递送装置在不同电压强度下进行的HEK293(图2A)、HeLa(图2B)和3T3(图2C)细胞的mRNA转染。
[0010]图3A
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3C示出了使用本公开的递送装置在不同电压强度下进行的HEK293(图3A)、HeLa(图3B)和3T3(图3C)细胞的DNA质粒转染。
[0011]图4示出了与Lipofectamine(LFN)介导的递送相比，本公开的递送装置在不同电压强度下的DNA质粒转染效率。
[0012]图5A
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5B示出了使用本公开的递送装置在不同电压强度下进行的mRNA(图5A)和DNA质粒(图5B)转染。
[0013]图6示出了与Lipofectamine介导的递送相比，本公开的递送装置在不同电压强度下的DNA质粒转染效率。
[0014]图7示出了本公开的递送装置将带有mCherry标签的STIM1蛋白递送到HEK293细胞
中。
[0015]图8示出了使用本公开的递送装置转染Cas9 RNP的HEK293细胞的T7E1测定。
[0016]图9A
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9B示出了本公开的递送装置与Lipofectamine 2000之间的毒性比较。
[0017]图10提供了本公开的递送装置的示意图。
[0018]定义
[0019]如本文所用，术语“纳米孔”是液体、空气、离子流、生物分子等可以流过的膜中的纳米级通道。
[0020]如本文所用，术语“多个”包含至少2个成员。在某些情况下，多个可以具有至少10个、至少100个、至少103个、至少104个、至少105个、至少106个、至少107个、至少108个或至少109个或更多个成员。
[0021]如本文所用，适用于核酸、多肽、细胞或生物体的术语“天然存在的”或“未修饰的”是指存在于自然中的核酸、多肽、细胞或生物体。例如，可从自然中的来源分离并且未经人类在实验室中有意修饰的存在于生物体(包括病毒)中的多肽或多核苷酸序列为天然存在的。
[0022]术语“肽”、“多肽”和“蛋白质”在本文中可互换使用，并且是指任何长度的氨基酸(其可包括编码和非编码的氨基酸、经化学或生物化学修饰或衍生的氨基酸以及具有经修饰的肽主链的多肽)的聚合形式。
[0023]在本文中可互换使用的术语“多核苷酸”和“核酸”是指任何长度的核苷酸(核糖核苷酸或脱氧核糖核苷酸)的聚合形式。因此，该术语包括但不限于单链、双链或多链DNA或RNA、基因组DNA、cDNA、DNA
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RNA杂交体或包含嘌呤和嘧啶碱基或其他天然的、经化学或生物化学修饰的、非天然或衍生的核苷酸碱基的聚合物。“寡核苷酸”通常是指单链或双链DNA的约5个至约100个核苷酸之间的多核苷酸。然而，出于本公开的目的，寡核苷酸的长度不存在上限。寡核苷酸又称“低聚物”或“寡聚物”并且可以从基因中分离或通过本领域中已知的方法化学合成。术语“多核苷酸”和“核酸”应被理解为包括适用于所描述的实施方案的单链(如有义或反义)和双链多核苷酸。
[0024]如本文所用，术语“聚合物”是指由两个或更多个彼此共价键合的单体单元组成的任何化合物，其中单体单元可以相同或不同，使得聚合物可以是均聚物或杂聚物。代表性的聚合物包括肽、多糖、核酸等，其中聚合物可以是天然存在的或合成的。
[0025]如本文所用，术语“生物聚合物”是指一种或多种类型的重复单元的聚合物。生物聚合物通常存在于生物系统中，并且特别包括多糖(例如碳水化合物)和肽(该术语用于包括多肽和蛋白质)和多核苷酸及其类似物，例如那些由氨基酸类似物或非氨基酸基团或核苷酸类似物或非核苷酸基团组成或包含氨基酸类似物或非氨基酸基团或核苷酸类似物或非核苷酸基团的化合物。这包括其中常规主链已被非天然存在或合成的主链替代的多核苷酸，以及其中一个或多个常规碱基已被能够参与Watson
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Crick型氢键相互作用的基团(天然或合成的)替代的核酸(或者合成或天然存在的类似物)。
[0026]如本文所用，术语“荧光团”是指当被来自外部源的能量激发时表现出特定荧光发射的分子。术语“发荧光染料”、“荧光染料”和“荧光团”可以互换使用。
[0027]如本文所用，术语“染料”或“染色剂”是指具有大吸收率或高荧光量子产率并且显示出对某些材料或细胞结构的亲和力的分子。
[0028]如本文所用，术语“标记的”是指携带允许对其进行检测的一个或多个部分的手段。如本文所用，术语“标记”、“可检测部分”和“标记物”可以互换使用。
[0029]如本文所用，术语“发光染料”是指在发生化学或生化反应时发光的每个分子。
[0030]在进一步描述本专利技术之前，应当理解，本专利技术不限于所述的特定实例，因而当然可以改变。还应当理解，本文所用的术语仅用于描述特定实例的目的，而无意具有限制性，因为本专利技术的范围将仅由所附权利要求书限制。
[0031]在提供值的范围时，应当理解，除非上下文另外明确指出，否则介于该范围的上限与下限之间的每个居间值(至下限单位的十分之一)以及该规定范围内的任何其他规定值或居间值均涵盖在本专利技术的范围内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括在较小范围内并且也涵盖在本专利技术内，以规本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于将生物分子递送到真核细胞中的递送装置，所述装置包括：第一储存器，其包括近端和远端；第二储存器，其包括近端和远端；多孔膜，其包含孔径为约50nm至约150nm的至少一个纳米孔，其中所述至少一个纳米孔流体连接至所述第一储存器和所述第二储存器；和两个或更多个电极，其被配置为产生跨越所述多孔膜的电场。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个纳米孔的孔径为50nm至约100nm。3.根据权利要求2所述的装置，其中所述至少一个纳米孔的孔径为100nm至约150nm。4.根据权利要求1所述的装置，其中所述多孔膜的纳米孔密度为1
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108个纳米孔/cm2至5
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108个纳米孔/cm2。5.根据权利要求1所述的装置，其中所述多孔膜包括聚合物材料。6.根据权利要求1所述的装置，其中所述多孔膜包括弹性体、热固性塑料、热塑性塑料、玻璃、石英或硅材料。7.根据权利要求5所述的装置，其中所述材料包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚酰亚胺、聚氨酯、SU
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8、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)或聚己内酯(PCL)。8.根据权利要求1所述的装置，其中所述两个或更多个电极包括第一电极和第二电极。9.根据权利要求8所述的装置，其中所述第一电极位于所述第一储存器的远端，并且所述第二电极位于所述第二储存器的远端。10.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置的总面积为约0.01cm2至约15cm2。11.根据权利要求1至10中任一项所述的装置，其中所述多孔膜的厚度在10μm至100μm的范围内。12...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：加利福尼亚大学董事会，
类型：发明
国别省市：