细胞电转染装置及其应用制造方法及图纸

本发明专利技术属于细胞转染技术领域，具体涉及一种细胞电转染装置及其应用。所述细胞电转染装置，至少包括一个电转染控制电路、两个电极以及一个电转染容器，两个电极与电转染控制电路中的电源连接，其中一个电极作为正电极，另外一个电极作为负电极，两个电极设于所述电转染容器内，所述两个电极中的一个或两个电极的表面具有纳米线结构。本发明专利技术的细胞电转染装置，能够用于多种细胞的转染，而且细胞存活率高，转染效果良好，具备很高的应用价值。

Cell electroporation device and its application

The invention belongs to the technical field of cell transfection, in particular to a cell electric transfection device and an application thereof. The cell electroporation device, including at least one power transfer control circuit, two electrodes and a ELECTRANSFECTION container, the two electrodes and the electric power control circuit is connected with the transfection, one electrode as a positive electrode and another electrode as a negative electrode, a two electrode arranged on the electroporation container the inner surface, the one or two electrode and the two electrode in line with nano structure. The cell electric transfection device of the invention can be used for transfection of a plurality of cells, and has high cell survival rate and good transfection effect, and has high application value.

【技术实现步骤摘要】
细胞电转染装置及其应用
本专利技术属于细胞转染
，具体涉及一种细胞电转染装置及其应用。
技术介绍
细胞转染是将外源性的DNA、RNA、蛋白、多肽、小分子化合物等导入细胞的一种专门技术，可应用于真核细胞、细菌。随着分子生物学和细胞生物学研究的不断发展，转染已经成为研究和控制细胞基因功能的常规工具。在研究基因功能、调控基因表达、突变分析和蛋白质生产等生物学试验中，其应用越来越广泛。以嵌合抗原受体(CAR)为基础的细胞免疫目前成为治疗恶性肿瘤的新兴形式。CAR修饰T细胞是将识别肿瘤相关抗原的单链抗体和T细胞的活化基序结合为一体，即将抗体对肿瘤抗原的高亲和性与T淋巴细胞的杀伤机制相结合，通过基因转导方法转染T细胞，使其具有特异性识别并杀伤肿瘤细胞的能力。CAR-T免疫疗法是从患者血液中分离出T细胞，然后对其进行基因改造后，使T细胞表面表达嵌合抗原受体。在实验室对这些T细胞进行扩增后回输到患者体内，利用这些T细胞对肿瘤细胞进行精确的免疫攻击。因此，CAR修饰的免疫细胞需要高效、安全的基因转导方法。目前临床上用来携带CAR的载体主要来源于逆转录病毒和慢病毒。其中逆转录病毒的应用较为成熟，通过病毒中膜糖蛋白和宿主细胞表面的受体相互作用而进入宿主细胞，之后反转录酶启动合成DNA并随机整合到宿主基因组中，能够稳定转染特定宿主细胞。但该方法只能转染分裂期的细胞，并存在一定的安全隐患：第一：由于转录病毒载体存在随机插入整合的问题，会对患者自体细胞造成不可逆的遗传操作，有产生癌变的潜在风险；第二：目前CAR-T细胞一般是用反转录或者慢病毒转染的外周血T淋巴细胞，在体外筛选并扩增出稳定表达细胞。当治疗完成或者出现副作用时如何清除掉这些转基因T细胞成为一个后患问题；第三：病毒载体转基因技术在操作上繁琐，会导致产生质量管理与控制的不利因素问题。安全问题成为病毒载体转基因的固有缺陷。非病毒载体转基因方法常见的有脂质体转染法和电转染法。脂质体转染法受转染效率所限，目前不适合于临床应用。电转染则是通过外加电场作用在细胞膜上瞬时形成可以让核酸通过的微孔，并使核酸在电场作用下主动进入细胞。目前广泛应用的商品化电穿孔仪器，多采用平行的铝质电极，需要高达200V以上的电压及转染试剂盒辅助，高电压作用下会产生较强的热效应和电化学效应，金属电极在电化学反应中产生金属阳离子对细胞产生毒性，并且细胞受到的电场作用的不均匀性等因素导致细胞的死亡率较高，转染效果不均一。Bio-Rad公司的GenePulserMXcell电转仪输出波形为指数波或方波，多数细胞的转染电压为200-400V，并需要使用配套的电穿孔缓冲液。Lifetechnology公司的Neon电转仪输出波形仅为方波，输出电压500-2500V，多数细胞的转染电压大于1000V，并需要根据细胞类型的不同使用相应的电转缓冲液。近年来，纳米材料电极也被应用到胞内药物输送。PEI修饰的硅纳米阵列材料被用来转染哺乳动物细胞，但仅仅依靠纳米线对细胞膜的穿透作用，转染效率比较低。将纳米材料用作电转染的电极，在外加电场力的作用下，能够产生较高的转染效率。纳米材料电极与普通电极相比，其特殊的电极表面微观结构能够使局部场强增加3～4个数量级，从而使外加电压大大降低，另外其纳米尺度能够更好地和细胞相互作用，能够克服传统电转染技术高电压和细胞存活率低的局限性，因而具有很大的应用价值。对现有技术的检索发现，Xiexi等人在《ACSNANO》上发表了一篇题为“NanostrawElectroporationSystemforHighlyEfficientIntracellularDeliveryandTransfection”的文章，该文利用原子层沉积和反应离子刻蚀的方法在一种商品化的多孔聚碳酸酯膜中制备了氧化铝纳米管，纳米管直径250nm，长度1.5μm，在电压6-20V，脉宽20-200μs，200-2000个脉冲的条件下细胞存活率90％，转染率达到70％。然而，该方法还是主要利用纳米管对贴壁细胞的机械作用，电场的电泳作用进行转染。而体积较小的悬浮细胞不能附着在纳米管基底表面，而无法用该装置进行转染。
技术实现思路
为了克服现有技术中所存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于纳米线电极的细胞电转染装置及其应用。为了实现上述目的以及其他相关目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的第一方面，提供一种细胞电转染装置，至少包括一个电转染控制电路、两个电极以及一个电转染容器，两个电极与电转染控制电路中的电源连接，其中一个电极作为正电极，另外一个电极作为负电极，两个电极设于所述电转染容器内，所述两个电极中的一个或两个电极的表面具有纳米线结构。优选地，所述纳米线选自氧化铜纳米线、二氧化钛纳米线、金纳米线、银纳米线、铜纳米线、钛纳米线、铁纳米线、铂纳米线、钛铂合金纳米线、氧化铁纳米线、二氧化锡纳米线、金属包覆的硅纳米线中的任一种。当两个电极中只有一个电极的材料为纳米线时，所述纳米线可直接选自上述各纳米线中的任一种。当两个电极的材料均是纳米线时，两个电极的纳米线材料可以相同，也可以不相同。优选地，所述纳米线的生长方向一致。优选地，所述纳米线垂直于基底表面生长。在本专利技术中，当纳米线的直径在1nm～5μm范围时，均称为是纳米线，并不限定为纳米线的直径必须在100nm以下。优选地，所述纳米线的直径范围为：30nm～5μm。更优选，所述纳米线的直径范围为：50nm～1μm。优选地，所述纳米线的长度范围为3μm～300μm。更优选，所述纳米线的长度范围在10μm～100μm之间。进一步优选地，所述纳米线选自CuO纳米线，所述CuO纳米线的直径范围在50nm～150nm之间，长度范围在10μm～20μm之间。进一步优选地，所述纳米线选自二氧化钛纳米线，所述二氧化钛纳米线的直径范围在150nm～200nm之间，长度范围在5μm～100μm之间。进一步优选地，所述纳米线选自金纳米线，所述金纳米线的直径范围在100nm～150nm之间，长度范围在10μm～15μm之间。优选地，两个电极通过电极固定架固定于电转染容器内。优选地，两个电极之间的距离范围是0.5mm～5mm。优选地，所述电转染控制电路可提供方波、脉冲、正弦波等转染波形。例如，可采用信号发生器普源DG1022U作为电转染电源。优选地，所述电转染容器的形状为管状、圆柱型、长方体形、多角形中的任一种。可采用现有技术中的方法制备前述电转染装置中纳米线，例如：热氧化法、模板法、化学气相沉积法。本专利技术的第二方面，提供了一种采用前述电转染装置进行电转染的方法，包括如下步骤：(1)在电转染容器中，加入待转染细胞和待转染物质；(2)开启电转染控制电路，进行电转染。优选地，采用前述电转染装置进行电转染的方法为非治疗诊断目的的电转染方法。优选地，步骤(1)中，所述待转染细胞选自悬浮细胞或贴壁细胞。进一步优选地，所述待转染细胞选自干细胞、DC细胞、巨噬细胞、淋巴细胞。优选地，步骤(1)中，所述待转染细胞的密度范围是5×105个/ml～5×107个/ml。优选地，步骤(1)中，所述待转染细胞处于静止或流动状态。进一步优选地，当所述待转染细胞处于流动状态时，流动速度为300L/(h·m2)～本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种细胞电转染装置，至少包括一个电转染控制电路、两个电极以及一个电转染容器，两个电极与电转染控制电路中的电源连接，其中一个电极作为正电极，另外一个电极作为负电极，两个电极设于所述电转染容器内，所述两个电极中的一个或两个电极的表面具有纳米线结构。

【技术特征摘要】
1.一种细胞电转染装置，至少包括一个电转染控制电路、两个电极以及一个电转染容器，两个电极与电转染控制电路中的电源连接，其中一个电极作为正电极，另外一个电极作为负电极，两个电极设于所述电转染容器内，所述两个电极中的一个或两个电极的表面具有纳米线结构。2.根据权利要求1所述的细胞电转染装置，其特征在于，所述纳米线选自氧化铜纳米线、二氧化钛纳米线、金纳米线、银纳米线、铜纳米线、钛纳米线、铁纳米线、铂纳米线、钛铂合金纳米线、氧化铁纳米线、二氧化锡纳米线、金属包覆的硅纳米线中的任一种。3.根据权利要求1所述的细胞电转染装置，其特征在于，所述纳米线的生长方向一致。4.根据权利要求1所述的细胞电转染装置，其特征在于，所述纳米线垂直于基底表面生长。5.根据权利要求1所述的细胞电转染装置，其特征在于，所述纳米线的直径范围为30nm～5μm，长度范围为3μm～300μm。6.根据权利要求1所述的细胞电转染装置，其特征在于，两个电极通过电极固定架固定于电转染容器内。7.根据权利要求1所述的细胞电转染装置，其特征在于，两个电极之间的距离范围是0.5mm～5mm。8.根据权利要求1所述的细胞电转染装置，其特征在于，所述电转染容器的形状为管状、圆柱型、长方体形、多角形中的任一种。9.一种采用如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐宇虹，史家岑，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31