基于电极阵列的免疫细胞电转染微流控芯片及电转染方法技术

发明专利技术涉及一种基于电极阵列的免疫细胞电转染微流控芯片及电转染方法，包括：基底，上表面设有电极组，电极组包括多列子电极，子电极包括上激发电极、多个电悬浮电极和下激发电极；盖片两端分别设有贯穿其壁厚的入口和出口，盖片的下表面设有凹进的微型通道，微型通道连通入口和出口；微型通道包括主通道和通道组，通道组包括支通道和多列子通道，子通道包括多个间隔排布的微槽，多个微槽分别通过支通道与主通道连接；其中，盖片的下表面与基底的上表面接触，子电极与子通道一一对应设置；微槽的两端分别位于相邻的上激发电极和电悬浮电极的上方、相邻的下激发电极和电悬浮电极的上方或者相邻两电悬浮电极的上方。发明专利技术能过实现高效、可控的细胞电转染。可控的细胞电转染。可控的细胞电转染。

【技术实现步骤摘要】
基于电极阵列的免疫细胞电转染微流控芯片及电转染方法


[0001]专利技术涉及细胞转染
，尤其是指一种基于电极阵列的免疫细胞电转染微流控芯片及电转染方法。

技术介绍

[0002]基因治疗和免疫细胞疗法是目前生物医学领域的热点研究方向，其核心是对细胞进行基因修饰或药物治疗，从而改善或治愈疾病。
[0003]电转染技术，也称电穿孔，它通过产生高强度的电脉冲瞬间击穿细胞膜，使环境中的外源分子进入细胞内，是一种常用的转染技术。电转染法具有操作简单、可重复性高、转染率高等优点。在生物工程方面，可以利用细胞穿孔将抗癌药物和抗癌基因导入肿瘤细胞内治疗肿瘤。在基因工程方面，可以应用此技术获得转基因的新品质动植物。所以电转染技术在生物、医学等方面有着极好的应用前景。
[0004]对于细胞的传统电转染方式主要包括流式电转染技术和单细胞电转染技术。流式电转染技术是在细胞液流动状态下，利用适当的电场强度增强细胞膜的通透性，将外源分子通过细胞膜表面的孔隙导入细胞内。但由于该方法要对细胞持续电击，易对细胞膜造成不可逆的损坏，细胞死亡率较高。单细胞电转染技术是针对单细胞更加精确可控地进行电穿孔技术。相对于群体细胞的电转染，单细胞电转染技术无需持续对细胞进行电击，同时穿孔电压也能极大地降低，减小对细胞的损伤，但这也使得电转染效率较低且具有脱靶的可能。
[0005]近年来，微流控芯片技术得到了广泛应用，其高度集成、微小体积、高通量、低成本等优势使其成为了细胞操作和细胞研究的有力工具。微流体系统是能够处理流体的微型器件与系统，将传统对生物试样进行分离混合过滤提纯反应等操作功能单元集成在一块芯片上，在封闭微通道网络中生成和操作液体，能够操控微升的流体来构建集成化，微型化，自动化的化学生物平台，有着体积小、易携带、试剂使用计量小、反应快，可并行处理和自动化等优势。
[0006]电动力是目前微流体分布力驱动的主要形式，微流体芯片通过交流电场，使得极化的介电粒子会在偶极矩的作用下产生介电泳动以实现对细胞的捕获，利用交流电热耦合效应形成交流电热流动漩涡，核酸被裹挟在涡流之中，通过电穿孔进入细胞，从而实现细胞的电转染。而传统微流体芯片所用的单通道加电，电极占用体积过大，无法实现多通道进行，并且受限于通道大，转染速率过低，单一芯片与电极提供单通道利用率也相对较低。
[0007]然而，目前市场上的微流控芯片在细胞捕获和电转染方面还存在以下问题：细胞转染效率低、细胞转染不可控。因此，有必要开发一种新型的基于电极阵列的免疫细胞电转染微流控芯片，以实现高效、可控的细胞转染操作。

技术实现思路

[0008]为此，专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中细胞转染效率低、细胞转染
不可控的问题。
[0009]为解决上述技术问题，一方面，专利技术提供了一种基于电极阵列的免疫细胞电转染微流控芯片，包括：
[0010]基底，上表面设有电极组，电极组包括多列子电极，子电极包括上激发电极、多个电悬浮电极和下激发电极；在上激发电极和下激发电极的连线方向，上激发电极、多个电悬浮电极和下激发电极依次间隔设置；
[0011]盖片，设置在基底的顶部，盖片的两端分别设有贯穿其壁厚的入口和出口，盖片的下表面设有凹进的微型通道，微型通道连通入口和出口；微型通道包括主通道和通道组，通道组包括支通道和多列子通道，子通道包括多个间隔排布的微槽，多个微槽分别通过支通道与主通道连接；
[0012]其中，盖片的下表面与基底的上表面接触，子电极与子通道一一对应设置；位于子通道一端的微槽，两端分别位于相邻的上激发电极和电悬浮电极的上方；位于子通道另一端的微槽，两端分别位于相邻的下激发电极和电悬浮电极的上方；位于子通道中部的微槽，两端分别位于相邻两电悬浮电极的上方。
[0013]在专利技术的一个实施例中，电极组为多个，多个子电极在X方向间隔设置，X方向与入口和出口的连线平行；
[0014]通道组也为多个，通道组与电极组一一对应设置，多个通道组通过主通道连通。
[0015]在专利技术的一个实施例中，多列子电极中的多个电悬浮电极呈矩形阵列排布；
[0016]多列子通道中的多个微槽呈矩形阵列排布。
[0017]在专利技术的一个实施例中，多列子电极的上激发电极之间电连接；多列子电极的下激发电极之间电连接。
[0018]在专利技术的一个实施例中，子电极中的上激发电极和下激发电极分别通过线路与外部信号源电连接。
[0019]在专利技术的一个实施例中，本申请还包括微量注射泵，微量注射泵通过软管与入口连通。
[0020]在专利技术的一个实施例中，本申请还包括收集部件，所述收集部件通过软管与出口连通。
[0021]在专利技术的一个实施例中，主通道、支通道以及微槽的深度相同。
[0022]在专利技术的一个实施例中，主通道、支通道以及微槽的深度为30～60μm。
[0023]在专利技术的一个实施例中，主通道、支通道以及微槽的宽度相同。
[0024]在专利技术的一个实施例中，主通道、支通道以及微槽的宽度为30～100μm。
[0025]在专利技术的一个实施例中，盖片采用PDMS制成；和/或，
[0026]基底采用玻璃制成。
[0027]另一方面，专利技术提供了一种免疫细胞电转染方法，利用上述实施例中的基于电极阵列的免疫细胞电转染微流控芯片进行电转染，步骤包括：
[0028]细胞的捕获和定位，将细胞样品注入微流控芯片的入口，向子电极的上激发电极和下激发电极接入高频信号源，将细胞捕获到电悬浮电极并将细胞定位至微槽中；
[0029]电转染，将高频信号切换为脉冲信号源，将脉冲信号源的电压设置为预设值，在子电极的上激发电极、多个电悬浮电极和下激发电极之间形成电场分布；在电场分布下，定位
至微槽中的细胞质膜通透性发生改变，细胞质膜表面发生穿孔，细胞悬浮液中的核酸导入细胞内部，实现细胞的电转染。
[0030]在专利技术的一个实施例中，在细胞的捕获和定位之前，进行微流控芯片预处理；
[0031]微流控芯片预处理包括：首先对微流控芯片进行消毒、清洗；然后对微流控芯片接入高频信号源和脉冲信号源，高频信号的频率为1MHz，高频信号的电压为10V；脉冲信号源的频率为1kHz，脉冲信号源的电压为1.5V。
[0032]在专利技术的一个实施例中，在微流控芯片预处理之前进行细胞样品准备，细胞样品准备包括：将细胞样品培养至70％
‑
80％的密度，收集细胞，离心去除上清液；然后将细胞重悬于生理盐水中，使细胞密度为1
×
10^7cells/mL。
[0033]在专利技术的一个实施例中，在电转染后进行细胞的分离和分析，细胞的分离和分析包括：使用生理盐水清洗微流控芯片，将细胞收集并进行离心分离和分析。
[0034]专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0035]专利技术所述的基于电极阵列的免疫细胞电转染微流控芯片及电转染方法，其在基底的上表面设置了多列子电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电极阵列的免疫细胞电转染微流控芯片，其特征在于：包括：基底，上表面设有电极组，所述电极组包括多列子电极，所述子电极包括上激发电极、多个电悬浮电极和下激发电极；在所述上激发电极和所述下激发电极的连线方向，所述上激发电极、所述多个电悬浮电极和所述下激发电极依次间隔设置；盖片，设置在所述基底的顶部，所述盖片的两端分别设有贯穿其壁厚的入口和出口，所述盖片的下表面设有凹进的微型通道，所述微型通道连通所述入口和所述出口；所述微型通道包括主通道和通道组，所述通道组包括支通道和多列子通道，所述子通道包括多个间隔排布的微槽，所述多个微槽分别通过所述支通道与所述主通道连接；其中，所述盖片的下表面与所述基底的上表面接触，所述子电极与所述子通道一一对应设置；位于所述子通道一端的微槽，两端分别位于相邻的所述上激发电极和所述电悬浮电极的上方；位于所述子通道另一端的微槽，两端分别位于相邻的所述下激发电极和所述电悬浮电极的上方；位于所述子通道中部的微槽，两端分别位于相邻两电悬浮电极的上方。2.根据权利要求1所述的基于电极阵列的免疫细胞电转染微流控芯片，其特征在于：所述电极组为多个，所述多个子电极在X方向间隔设置，所述X方向与所述入口和所述出口的连线平行；所述通道组也为多个，所述通道组与所述电极组一一对应设置，所述多个通道组通过所述主通道连通。3.根据权利要求2所述的基于电极阵列的免疫细胞电转染微流控芯片，其特征在于：所述多列子电极中的多个电悬浮电极呈矩形阵列排布；所述多列子通道中的多个微槽呈矩形阵列排布。4.根据权利要求3所述的基于电极阵列的免疫细胞电转染微流控芯片，其特征在于：所述多列子电极的上激发电极之间电连接；所述多列子电极的下激发电极之间电连接。5.根据权利要求4所述的基于电极阵列的免疫细胞电转染微流控芯片，其特征在于：所述子电极中的上激发电极和下激发...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙海振，邱伟，陆昊洋，李梓勰，张轩有，陈涛，孙立宁，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：