一种双极性细胞融合仪器及其控制方法技术

本发明专利技术提出了一种双极性细胞融合仪器及其控制方法，包括：所述脉冲切换电路包括：场效应管K6的源极与脉冲第一产生电路的信号第一输出端相连，场效应管K9的源极与脉冲第二产生电路的信号第一输出端相连，场效应管K6的漏极和场效应管K9的漏极分别与负载电阻R2的第一端相连，负载电阻R2的第二端分别与脉冲第一产生电路的信号第二输出端和脉冲第二产生电路的信号第二输出端相连；场效应管K6的栅极与控制器的信号第六输出端相连，场效应管K9的栅极与控制器的信号第九输出端相连。本发明专利技术能够获取得到双极性脉冲方波，对于推进细胞电融合技术的发展具有重要意义。

A Bipolar Cell Fusion Instrument and Its Control Method

The invention provides a bipolar cell fusion instrument and its control method. The pulse switching circuit includes: the source of the field effect transistor K6 is connected with the first output of the signal of the first pulse generation circuit, the source of the field effect transistor K9 is connected with the first output of the signal of the second pulse generation circuit, and the drain of the field effect transistor K6 and the drain of the field effect transistor K9 are respectively connected with the load current. The first end of resistance R2 is connected, and the second end of load resistance R2 is connected with the second output of the signal of the first pulse generation circuit and the second output of the signal of the second pulse generation circuit, respectively. The gate of field effect transistor K6 is connected with the sixth output of the signal of the controller, and the gate of field effect transistor K9 is connected with the ninth output of the signal of the controller. The invention can obtain bipolar pulse square wave, which is of great significance for promoting the development of cell electrofusion technology.

【技术实现步骤摘要】
一种双极性细胞融合仪器及其控制方法
本专利技术涉及脉冲切换
，特别是涉及一种双极性细胞融合仪器及其控制方法。
技术介绍
细胞融合能够实现远源杂交，其意义在于打破了仅仅依赖有限杂交重组基因创造新种的界限，有可能形成有性杂交方式无法获得的新型的杂交动物或植物细胞，扩大了遗传物质的重组范围。细胞融合是生物制备的基本途径。细胞能否有效融合是决定生物制备是否可行的关键，甚至成为制约生物制备技术发展的瓶颈。因此，如何发展和改进现有的细胞融合方法、提升细胞融合的效果和效率，已成为国内外生物制备领域的一个研究热点。根据电融合的基本原理，细胞膜上出现足够数量和尺寸的孔洞(即细胞电穿孔)，是细胞融合的先决条件。而细胞要发生电穿孔，细胞的跨膜电压必须大于其细胞膜穿孔所需的电压阈值。细胞融合的基本步骤是：首先，细胞在电融合之前，两个待融合的细胞必须先有紧密的接触。然后通过对电极槽施加高频率(1-2MHz)的正弦交流电压，使细胞在介电泳力的牵引下，依次排列成串。介电泳的基本原理是基于细胞中的离子的极化，在高频率交流电场内，会受到电场互相吸引，形成串珠状态。待细胞排列成串状后，需要通过高速的开关切换，将高频正弦电压切换到低频窄脉冲电压，以使细胞发生电穿孔，使细胞接触区域形成熔融状态。由于传统的单极性脉冲脉冲细胞电融合，对彼此紧贴的两个细胞施加若干个低场强的单极性微秒脉冲。场强过低，细胞膜无法达到跨膜电位阈值，不会产生电穿孔。而场强增高，虽然在一定程度上可以提高融合率，但是与之并存的是细胞死亡率的增加，从而会限制细胞融合率。传统的单极性微秒脉冲在作用细胞融合的时候容易对细胞造成较大的损伤，较高的死亡率会导致细胞融合率处于一个很低的水平。由于双极性脉冲具有正负电荷的累积效应，对细胞膜存在正向充电和反向充电的过程，相同参数下，对细胞造成的损伤要比单极性脉冲对细胞的损伤小。因此本专利技术采用双极性脉冲电场作用细胞融合，通过减小细胞的死亡率，从而提高细胞融合率。仿真和实验结果表明，相同参数条件下，双极性脉冲作用后细胞融合率远远高于单极性脉冲作用后的细胞融合率。此外，双极性脉冲作用下的细胞死亡率远低于单极性脉冲作用下的细胞死亡率，并且具有极显著性差异。双极性脉冲电融合比单极性脉冲具有明显的优势。如何获取得到双极性脉冲是细胞电融合高效的新型物理手段，对于推进细胞电融合技术的发展具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种双极性细胞融合仪器及其控制方法。为了实现本专利技术的上述目的，本专利技术提供了一种双极性细胞融合仪器，包括：脉冲第一产生电路的信号输出端与脉冲切换电路的信号第一输入端相连，脉冲第二产生电路的信号输出端与脉冲切换电路的信号第二输入端相连；所述脉冲切换电路包括：场效应管K6的源极与脉冲第一产生电路的信号第一输出端相连，场效应管K9的源极与脉冲第二产生电路的信号第一输出端相连，场效应管K6的漏极和场效应管K9的漏极分别与负载电阻R2的第一端相连，负载电阻R2的第二端分别与脉冲第一产生电路的信号第二输出端和脉冲第二产生电路的信号第二输出端相连；场效应管K6的栅极与控制器的信号第六输出端相连，场效应管K9的栅极与控制器的信号第九输出端相连。本专利技术通过脉冲切换电路相互切换正弦脉冲和双极性方波，切换速度及时可靠，易于细胞融合。在本专利技术的一种优选实施方式中，还包括：场效应管K7与场效应管K6串联，场效应管K7的栅极与控制器的信号第七输出端相连；场效应管K8与场效应管K9串联，场效应管K8的栅极与控制器的信号第八输出端相连。有利于防止寄生二极管(体二极管)带来的干扰，由于MOSFET或者IGBT只能控制一种方向的电流的开通与关断，因此单个MOSFET或者IGBT对双极性电流无法起到切换作用，即单个开关不能控制双极性电流的开通与关断。因此将MOSFET或IGBT进行反向串联，利用其中的寄生二极管作为通路，从而可以实现双极性电流的切换。在本专利技术的一种优选实施方式中，脉冲第一产生电路包括：高压产生电路的信号输出端与切换电路的信号输入端相连，切换电路的信号输出端与脉冲切换电路的信号输入端相连。在本专利技术的一种优选实施方式中，高压产生电路包括：第1充放电模块的信号第一输入端与开关S1的第一端相连，开关S1的第二端与电源S的第一端相连；第i充放电模块的信号输出端与第i+1充放电模块的信号输入端相连，所述i为小于或者等于n的正整数，所述n为大于或者等于2的正整数；第n充放电模块的信号输出端分别与开关K1的第一端、电源S的第二端和切换电路的信号第一输入端相连，开关K1的第二端与放电电阻R1的第一端相连，放电电阻R1的第二端分别与第1充放电模块的信号输出端和和切换电路的信号第二输入端相连；开关K1的控制端与控制器的第一信号输出端相连，开关S1的控制端与控制器的第1充放电信号输出端相连。通过高压产生电路将电源转换为所需的高压高频双极性方波输出。在本专利技术的一种优选实施方式中，第j充放电模块包括：电容Cj的第一端分别与二极管Dj的负极和场效应管Sj+1的漏极相连，所述j为小于或者等于n的正整数；电容Cj的第二端与二极管Dn+j的正极相连，二极管Dn+j的负极与场效应管Sj+1的源极相连；场效应管Sj+1的栅极与控制器的第j+1充放电信号输出端相连。充放电模块的充放电能力强、满足输出要求。在本专利技术的一种优选实施方式中，开关S1为场效应管S1，场效应管S1的源极与二极管的正极相连，场效应管S1的漏极与电源S的第一端相连，场效应管S1的栅极与控制器的第1充放电信号输出端相连；场效应管S1作为开关切换速度快，防止延迟。或/和开关K1为场效应管K1，场效应管K1的漏极与电源S的第二端相连，场效应管K1的源极与放电电阻R1的第一端相连，场效应管K1的栅极与控制器的第一信号输出端相连。场效应管K1作为开关切换速度快，防止延迟。在本专利技术的一种优选实施方式中，切换电路包括：场效应管K2的漏极和场效应管K4的漏极分别与高压产生电路的信号第一输出端相连，场效应管K3的源极和场效应管K5的源极分别与高压产生电路的信号第二输出端相连，场效应管K2的源极和场效应管K3的漏极分别与场效应管K6的源极相连，场效应管K4的源极和场效应管K5的漏极分别与负载电阻R2的第二端相连；场效应管K2的栅极与控制器的第二信号输出端相连，场效应管K3的栅极与控制器的第三信号输出端相连，场效应管K4的栅极与控制器的第四信号输出端相连，场效应管K5的栅极与控制器的第五信号输出端相连。通过切换电路产生双极性方波控制输出。在本专利技术的一种优选实施方式中，脉冲第二产生电路包括：市电与信号发生器模块相连，信号发生器模块的信号输出端与功率运放模块的信号输入端相连，功率运放模块的信号输出端与脉冲切换电路的信号第二输入端相连。本专利技术还公开了一种双极性细胞融合仪器的控制方法，令脉冲个数P＝0，包括以下步骤：S1，控制器分别同时向场效应管K1～K9以及场效应管S1～Sn发送导通和截止命令，其中控制器向场效应管K8和场效应管K9发送导通命令，向其余场效应管发送截止命令；此时脉冲第二产生电路向负载电阻R2输出高频高压正弦交流电压；记录此时时刻为t1；持续时长为T1；S2，控制器分别同时向场效应管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双极性细胞融合仪器，其特征在于，包括：脉冲第一产生电路的信号输出端与脉冲切换电路的信号第一输入端相连，脉冲第二产生电路的信号输出端与脉冲切换电路的信号第二输入端相连；所述脉冲切换电路包括：场效应管K6的源极与脉冲第一产生电路的信号第一输出端相连，场效应管K9的源极与脉冲第二产生电路的信号第一输出端相连，场效应管K6的漏极和场效应管K9的漏极分别与负载电阻R2的第一端相连，负载电阻R2的第二端分别与脉冲第一产生电路的信号第二输出端和脉冲第二产生电路的信号第二输出端相连；场效应管K6的栅极与控制器的信号第六输出端相连，场效应管K9的栅极与控制器的信号第九输出端相连。

【技术特征摘要】
1.一种双极性细胞融合仪器，其特征在于，包括：脉冲第一产生电路的信号输出端与脉冲切换电路的信号第一输入端相连，脉冲第二产生电路的信号输出端与脉冲切换电路的信号第二输入端相连；所述脉冲切换电路包括：场效应管K6的源极与脉冲第一产生电路的信号第一输出端相连，场效应管K9的源极与脉冲第二产生电路的信号第一输出端相连，场效应管K6的漏极和场效应管K9的漏极分别与负载电阻R2的第一端相连，负载电阻R2的第二端分别与脉冲第一产生电路的信号第二输出端和脉冲第二产生电路的信号第二输出端相连；场效应管K6的栅极与控制器的信号第六输出端相连，场效应管K9的栅极与控制器的信号第九输出端相连。2.根据权利要求1所述的双极性细胞融合仪器，其特征在于，还包括：场效应管K7与场效应管K6串联，场效应管K7的栅极与控制器的信号第七输出端相连；场效应管K8与场效应管K9串联，场效应管K8的栅极与控制器的信号第八输出端相连。3.根据权利要求1所述的双极性细胞融合仪器，其特征在于，脉冲第一产生电路包括：高压产生电路的信号输出端与切换电路的信号输入端相连，切换电路的信号输出端与脉冲切换电路的信号输入端相连。4.根据权利要求3所述的双极性细胞融合仪器，其特征在于，高压产生电路包括：第1充放电模块的信号第一输入端与开关S1的第一端相连，开关S1的第二端与电源S的第一端相连；第i充放电模块的信号输出端与第i+1充放电模块的信号输入端相连，所述i为小于或者等于n的正整数，所述n为大于或者等于2的正整数；第n充放电模块的信号输出端分别与开关K1的第一端、电源S的第二端和切换电路的信号第一输入端相连，开关K1的第二端与放电电阻R1的第一端相连，放电电阻R1的第二端分别与第1充放电模块的信号输出端和和切换电路的信号第二输入端相连；开关K1的控制端与控制器的第一信号输出端相连，开关S1的控制端与控制器的第1充放电信号输出端相连。5.根据权利要求4所述的双极性细胞融合仪器，其特征在于，第j充放电模块包括：电容Cj的第一端分别与二极管Dj的负极和场效应管Sj+1的漏极相连，所述j为小于或者等于n的正整数；电容Cj的第二端与二极管Dn+j的正极相连，二极管Dn+j的负极与场效应管Sj+1的源极相连；场效应管Sj+1的栅极与控制器的第j+1充放电信号输出端相连。6.根据权利要求4所述的双极性细胞融合仪器，其特征在于，开关S1为场效应管S1，场效应管S1的源极与二极管的正极相连，场效应管S1的漏极与电源S的第一端相连，场效应管S1的栅极与控制器的第1充放电信号输出端相连；或/和开关K1为场效应管K1，场效应管K1的漏极与电源S的第二端相连，场效应管K1的源极与放电电阻R1的第一端相连，场效应管K1的栅极与控制器的第一信号输出端相连。7.根据权利要求3所述的双极性细胞融合仪器，其特征在于，切换电路包括：场效应管K2的漏极和场效应管K4的漏极分别与高压产生电路的信号第一输出端相连，场效应管K3的源极和场效应管K5的源极分别与高压产生电路的信号第二输出端相连，场效应管K2的源极和场效...

【专利技术属性】
技术研发人员：李成祥，柯强，姚成，杜建，姚陈果，米彦，吴梦，葛良鹏，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50