细胞电融合培养芯片和装置、细胞电融合的方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出了细胞电融合培养芯片、细胞电融合培养装置和细胞电融合的方法。该细胞电融合培养芯片包括：基底；至少一个第一叉指电极和至少一个第二叉指电极，设置在基底的上表面，且每个第一叉指电极具有至少一个第一凸出电极，每个第二叉指电极具有至少一个第二凸出电极；捕获层，覆盖至少一个第一叉指电极和至少一个第二叉指电极且具有至少一个捕获孔，捕获孔贯穿捕获层；培养层，覆盖捕获层，培养层的下表面与捕获层的上表面之间限定有腔体，且培养层还设置有两个进出口和至少一个培养孔，进出口贯穿培养层且用于细胞悬浮液的进出，培养孔不贯穿培养层且与捕获孔正对设置；其中，腔体通过捕获孔与部分的第一凸出电极和部分的第二凸出电极相连。

【技术实现步骤摘要】
细胞电融合培养芯片和装置、细胞电融合的方法
本专利技术涉及细胞融合
，具体的，本专利技术涉及细胞电融合培养芯片、细胞电融合培养装置和细胞电融合的方法。
技术介绍
现阶段，多倍体癌细胞(每个染色体都有两个以上副本的细胞)比大多数其他癌细胞体积更大，对化疗和放疗具有抵抗力，并且与疾病复发有关。这些巨细胞比其他癌细胞更硬，而且能够移动得更远，这可能有助于解释它们与更严重疾病相关的原因。多倍体癌细胞通常来源于癌细胞的异常分裂，也可以通过细胞融合的方式人工制备。细胞融合，是指在人工诱导或者自发的情况下，两个细胞或者原生质体融合形成一个细胞，在遗传物质的研究方面有着重要的意义。细胞电融合技术是通过外界电场控制两个或多个细胞融合变成一个单核或多核杂合细胞的方法。相较于生物、化学和物理等诱导融合技术而言，细胞电融合技术具有效率较高、操作简便、对细胞无毒害等优点，逐渐成为了生物工程研究领域的重要手段。微流控芯片具有高通量、消耗试样和试剂极少等特点，因而被广泛应用于生物、化学、医学领域的分析与检测。基于微流控技术的细胞融合器件能够在消耗少量试剂的同时，短时间内实现对大量细胞的稳定融合。操纵细胞是实现细胞融合的前提，细胞按照需要实现配对。介电泳是电介质在非匀强电场中受力的现象，常被用来操纵流体中的微小颗粒。介电泳力的存在不需要物体本身带电。所有粒子在电场环境里都存在介电泳现象，然而力的大小很大程度取决于物质和粒子的电学性质，粒子的形状和大小，以及场强变化率。因此，特定频率的电场可以有选择性地控制特定粒子。借助介电泳力，我们能够更加方便地实现对细胞的操纵。单细胞的分析在细胞生物学的研究中越来越占据重要地位。对于细胞融合而言，如果能够追踪融合后单个融合细胞的生长情况，无疑对评价细胞融合的效果与融合细胞的研究有着重大的意义。但现有的基于微流控技术的细胞融合器件大多只能实现原位培养分析，不能有效区分不同细胞生长形成的群落，且融合细胞的生长会受到未融合细胞的干扰。基于此我们提出了一种基于电融合原理的细胞融合器件，使用介电泳力实现高通量高效率的细胞捕获与配对，并能在融合之后实现对单个融合细胞的培养分析。
技术实现思路
本专利技术是基于专利技术人的下列发现而完成的：本专利技术人在研究过程中发现，现有的融合技术还存在以下问题：1)细胞配对的不稳定性：因细胞易受流体力等外力的影响，细胞的分布难以被精确控制。常用的细胞电融合器件都是利用细胞极化后的互相吸引作用使其相连成串。由于细胞极化的效果不一，因此在这种细胞电融合器件中难以精确控制细胞成串的数目，从而对细胞融合的效果产生较大影响。2)对细胞的不可逆伤害：常用的化学、生物等细胞融合方法融合效率较低且对细胞伤害较大。而常见的细胞电融合器件在工作时，细胞与电极直接接触，易对细胞造成损伤。3)融合结果分析的不便利性：常用的细胞融合器件需要将融合细胞取出后才能进行后续的培养分析，难以跟踪单个融合细胞的生长状况。所以，本专利技术的专利技术人经过深入研究，设计一种结合介电泳技术和双阱结构的、能够对细胞进行高通量融合的细胞电融合培养芯片和装置，其集电融合细胞和细胞培养两种功能于一体，这两种功能进一步允许对细胞融合之后的情况进行培养分析。本专利技术设计的细胞电融合培养芯片可利用介电泳原理高效快速阵列化地捕获和配对细胞，使用电脉冲融合已经配对的细胞，并利用双阱结构实现对融合细胞的培养分析。基于本专利技术的细胞电融合培养芯片和装置对细胞融合及其后续培养分析在操作上的高通量与集成化，本专利技术能够在基于细胞融合的细胞遗传研究中发挥重要作用。在本专利技术的第一方面，本专利技术提出了一种细胞电融合培养芯片。根据本专利技术的实施例，所述细胞电融合培养芯片包括：基底；至少一个第一叉指电极和至少一个第二叉指电极，所述至少一个第一叉指电极和至少一个第二叉指电极设置在所述基底的上表面，且每个所述第一叉指电极具有至少一个第一凸出电极，每个所述第二叉指电极具有至少一个第二凸出电极；捕获层，所述捕获层覆盖所述至少一个第一叉指电极和至少一个第二叉指电极，且具有至少一个捕获孔，所述捕获孔贯穿所述捕获层；培养层，所述培养层覆盖所述捕获层，所述培养层的下表面与所述捕获层的上表面之间限定有腔体，且所述培养层还设置有两个进出口和至少一个培养孔，所述进出口贯穿所述培养层且用于细胞悬浮液的进出，所述培养孔不贯穿所述培养层且与所述捕获孔正对设置；其中，所述腔体通过所述捕获孔与部分的所述第一凸出电极和部分的所述第二凸出电极相连。专利技术人经过研究发现，本专利技术实施例的细胞电融合培养芯片，其第一叉指电极和第二叉指电极可利用介电泳原理实现高效地捕获细胞并实现精确的两两配对，从而为细胞电融合提供理想的条件，还可利用电脉冲引发电穿孔现象，改变细胞膜通透性，从而实现细胞融合，而且能利用负介电泳原理使细胞在融合时远离电极，从而防止电极对细胞造成损伤，并且能利用捕获孔和培养孔的双阱结构，使融合的细胞在重力的作用下转移到培养孔内，进而继续后续的培养以分析细胞融合的效果。另外，根据本专利技术上述实施例的细胞电融合培养芯片，还可具有如下附加的技术特征：根据本专利技术的实施例，形成所述基底的材料为无机玻璃或有机玻璃，形成所述第一叉指电极和所述第二叉指电极的材料为金属或导电聚合物，形成所述捕获层的材料为光刻胶，形成所述培养层的材料包括聚二甲基硅氧烷。根据本专利技术的实施例，所述第一叉指电极和所述第二叉指电极的厚度为50～150纳米，方形的所述捕获孔的长为10～100微米、宽为5～50微米，一个所述捕获孔中的所述第一凸出电极与所述第二凸出电极的间距为20～30微米。根据本专利技术的实施例，所述细胞电融合培养芯片包括相间平行排布的多个所述第一叉指电极和多个所述第二叉指电极，且每个所述第一叉指电极具有多个所述第一凸出电极，每个所述第二叉指电极具有多个所述第二凸出电极；所述捕获层具有多个所述捕获孔，所述培养层具有多个所述培养孔，并且，所述多个捕获孔和所述多个培养孔都呈阵列排布。根据本专利技术的实施例，所述捕获孔的个数为50～1000个。根据本专利技术的实施例，所述捕获层与所述培养层之间可拆开。在本专利技术的第二方面，本专利技术提出了一种细胞电融合培养装置。根据本专利技术的实施例，所述细胞电融合培养装置包括：上述的细胞电融合培养芯片；信号发生器，所述信号发生器分别与所述至少一个第一叉指电极和至少一个第二叉指电极电连接，用于对所述细胞电融合培养芯片发出不同的电信号；微流泵，所述微流泵分别与所述两个进出口相连，用于控制细胞悬浮液的流动。专利技术人经过研究发现，本专利技术实施例的细胞电融合培养装置，通过信号发生器的不同电信号可实现细胞电融合培养装置的细胞捕获、细胞配对和细胞融合的功能，并通过微流泵控制细胞悬浮液的流动。本领域技术人员能够理解的是，前面针对细胞电融合培养芯片所描述的特征和优点，仍适用于该细胞电融合培养装置，在此不再赘述。在本专利技术的第三方面，本专利技术提出了一种细胞电融合的方法。根据本专利技术的实施例，所述方法使用上述的细胞电融合培养装置，且所述方法包括：通过微流泵使细胞悬浮液从细胞电融合培养芯片的进出口进入腔体；通过信号发生器对第一叉指电极和第二叉指电极施加正弦电信号，所述细胞悬浮液中的细胞进入捕获孔中，并被吸附到第一凸出电极或第二凸出电极上；通过调节所述信号发生器的信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种细胞电融合培养芯片，其特征在于，包括：基底；至少一个第一叉指电极和至少一个第二叉指电极，所述至少一个第一叉指电极和至少一个第二叉指电极设置在所述基底的上表面，且每个所述第一叉指电极具有至少一个第一凸出电极，每个所述第二叉指电极具有至少一个第二凸出电极；捕获层，所述捕获层覆盖所述至少一个第一叉指电极和至少一个第二叉指电极，且具有至少一个捕获孔，所述捕获孔贯穿所述捕获层；培养层，所述培养层覆盖所述捕获层，所述培养层的下表面与所述捕获层的上表面之间限定有腔体，且所述培养层还设置有两个进出口和至少一个培养孔，所述进出口贯穿所述培养层且用于细胞悬浮液的进出，所述培养孔不贯穿所述培养层且与所述捕获孔正对设置；其中，所述腔体通过所述捕获孔与部分的所述第一凸出电极和部分的所述第二凸出电极相连。

【技术特征摘要】
1.一种细胞电融合培养芯片，其特征在于，包括：基底；至少一个第一叉指电极和至少一个第二叉指电极，所述至少一个第一叉指电极和至少一个第二叉指电极设置在所述基底的上表面，且每个所述第一叉指电极具有至少一个第一凸出电极，每个所述第二叉指电极具有至少一个第二凸出电极；捕获层，所述捕获层覆盖所述至少一个第一叉指电极和至少一个第二叉指电极，且具有至少一个捕获孔，所述捕获孔贯穿所述捕获层；培养层，所述培养层覆盖所述捕获层，所述培养层的下表面与所述捕获层的上表面之间限定有腔体，且所述培养层还设置有两个进出口和至少一个培养孔，所述进出口贯穿所述培养层且用于细胞悬浮液的进出，所述培养孔不贯穿所述培养层且与所述捕获孔正对设置；其中，所述腔体通过所述捕获孔与部分的所述第一凸出电极和部分的所述第二凸出电极相连。2.根据权利要求1所述的细胞电融合培养芯片，其特征在于，形成所述基底的材料为无机玻璃或有机玻璃，形成所述第一叉指电极和所述第二叉指电极的材料为金属或导电聚合物，形成所述捕获层的材料为光刻胶，形成所述培养层的材料包括聚二甲基硅氧烷。3.根据权利要求1所述的细胞电融合培养芯片，其特征在于，所述第一叉指电极和所述第二叉指电极的厚度为50～150纳米，方形的所述捕获孔的长为10～100微米、宽为5～50微米，一个所述捕获孔中的所述第一凸出电极与所述第二凸出电极的间距为20～30微米。4.根据权利要求1所述的细胞电融合培养芯片，其特征在于，所述细胞电融合培养芯片包括相间平行排布的多个所述第一叉指电极和多个所述第二叉指电极，且每个所述第一叉指电极具有多个所述第一凸出电极，每个所述第二叉指电极具有多个所述第二凸出电极；所述捕获层具有多个所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文会，何炜华，黄亮，丁为，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11