一种精确控制药物分子的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种精确控制药物分子的装置，所述装置包括上粗下细的筒状玻璃针、纳米孔芯片及控制驱动电路；控制驱动电路包括用于统计药物分子数量的计数测量电路、用于驱动药物分子穿过纳米孔芯片的第一驱动电路及用于驱动药物分子注入待检测细胞的第二驱动电路；纳米孔芯片水平内嵌于玻璃针的内侧壁上，玻璃针的内腔填充有电解质溶液。本发明专利技术还提供一种精确控制药物分子的方法，操作方法简单、工作效率高且又能从药物分子级别实现药物用量的精确控制。

A device and method for precise control of drug molecules

【技术实现步骤摘要】
一种精确控制药物分子的装置及方法
本专利技术涉及医疗器械制造
，更具体地，涉及一种精确控制药物分子的装置及方法。
技术介绍
近年来，随着生物工程、细胞工程和基因工程技术重要性的提升，它们在国民经济发展中的作用也越来越大。在这些工程技术中，如细胞核移植、细胞内药物注射、胚胎注射以及细胞杂交等细胞操作技术，需要对细胞进行药物注射，注射的基本工具是玻璃微针，即将药物注入玻璃微针内，然后通过精确定位以及位移调整系统，将针尖刺入细胞实现药物的微量注射，而过程中需要根据施加不同药物剂量的理疗效果的精确对比，确定出“最佳剂量”。注射用玻璃微针的长径比较大，注射时需要克服较大的阻力，若是传统的人工操作，则出现难以控制操作压力的问题。因此，在现代细胞学与分子生物学领域中，如何高效便捷地对细胞进行定量的药物注射成为了当前的研究热点。目前，细胞药物定量控制注射的方法主要有两种：1.利用气动装置在细胞注射器中实现药物的定量注射。在这个过程中，需要工作人员手动调节和显微观察同时进行，主要依靠操作者的技术去实现，因此该方法存在着控制药物分子剂量的精度较差、效率较低及成本较高的问题。2.依靠微流体系统实现药物定量注射。本方法控制药物剂量的精度较高，但其制造成本也很高，难以达到产业化的要求。因此，研究一种操作方法简单、工作效率高且又能从药物分子级别实现药物用量精确控制的装置具有十分重要的意义。
技术实现思路
为克服现有技术操作不方便，且对药物的控制剂量精度较差，而能实现药物剂量精确控制的技术又具有生产成本高的弊端，本专利技术提供了一种精确控制药物分子的装置及方法，达到操作便捷、生产成本低且精确控制药物分子用量的目的。为了达到上述技术效果，本专利技术的技术方案如下：一种精确控制药物分子的装置，所述装置包括筒状玻璃针1、纳米孔芯片2及控制驱动电路3；所述控制驱动电路3包括用于统计药物分子5数量的计数测量电路31、用于驱动药物分子5穿过纳米孔芯片2的第一驱动电路32及用于驱动药物分子5注入待检测细胞6的第二驱动电路33；所述纳米孔芯片2采用阳极键合的现有方法水平固定于玻璃针1的内侧壁上：玻璃针1的内侧壁和金属材质的纳米孔芯片2的边缘接触，在加热通入直流电后，纳米孔芯片2的边缘牢固地连接到玻璃针1的内侧壁上；玻璃针1的内腔填充有电解质溶液4，电解质溶液4内溶解有药物分子5。优选地，所述玻璃针1呈上粗下细状，包括上端筒11及下端筒12，所述上端筒11呈空心圆柱状，直径为2～5mm；所述下端筒12呈上粗下细的空心圆台状，下端筒12尖端的口径为1～10μm。优选地，所述纳米孔芯片2为硅芯片、氮化硅芯片、二氧化硅芯片中的任意一种；在纳米孔芯片2的中心处打出纳米孔21的技术可以为聚焦离子束、高能电子束、激光中的任意一种，所述纳米孔21的直径为10～200nm。优选地，所述玻璃针1上设有微泵，所述微泵包括用于驱动药物分子5穿过纳米孔21的第一驱动微泵321及用于驱动药物分子5注入待检测细胞6的第二驱动微泵333；所述第一驱动微泵321设置于玻璃针1的顶端；所述第二驱动微泵333设置于下端筒12上，与下端筒12尖端的距离不超过下端筒12竖直高度的1/3。优选地，所述计数测量电路31包括第一电源311、电流测量装置312及第一电极313、第二电极314，第一电极313、第二电极314与纳米孔21的中心位于同一条轴线上，便于电流测量装置312能够准确测量药物分子5穿过纳米孔21时的测量电流I；设置于纳米孔芯片2上方的第一电极313通过电流测量装置312电连接第一电源311的正电位端，设置于纳米孔芯片2下方的第二电极314电连接第一电源311的负电位端，所述电流测量装置312为皮安级电流表，当任意一个药物分子5通过纳米孔芯片2的纳米孔21时，所述电流测量装置312的读数下降，使所述电流测量装置312的读数下降的电流为阻塞电流Idown，计数测量电路31在玻璃针1的内腔填充电解质溶液4后，成为闭合导通的回路，药物分子5未通过纳米孔21时，电流测量装置312的读数为不变的初态电流I0，当任意一个药物分子通过纳米孔21时，测量电流I会由原来的初态电流I0下降为阻塞电流Idown,当该药物分子5通过纳米孔21后，测量电流I将由阻塞电流Idown恢复为初态电流I0，因此，工作人员通过观察所述电流测量装置312的电流读数，记录测量电流I下降的次数，即可对通过纳米孔21的药物分子5的数目进行准确计数，从而进一步精确控制药物分子的用量。优选地，所述第一驱动电路32包括第一开关322及设置于玻璃针1内腔的微阀323，第一驱动微泵321通过第一开关322电连接第一电源311的正电位端，第一电源311的负电位端电连接微阀323的一端，当第一开关322闭合后，第一驱动电路32导通，第一驱动微泵321及设置于玻璃针1内腔的微阀323启动，由于第一驱动微泵321设置于玻璃针1的上端，所以第一驱动微泵321通过第一开关322电连接第一电源311的正电位端，第一驱动微泵321发力，电解质溶液4中的离子带动药物分子5向下运动，到达纳米孔21的上方，进一步依次穿过纳米孔21；而断开第一开关322后，第一驱动电路32无法构成闭合回路，电解质溶液4中的离子无法运动，药物分子5也停止向下运动。优选地，所述第二驱动电路33包括有第二电源331及第二开关332，微阀323的一端还通过第二开关332连接第二电源331的正电位端，第二电源331的负电位端电连接第二驱动微泵333的一端；当闭合第二开关332后，第二驱动电路33导通，第二驱动微泵333及微阀323启动，由于第二驱动电路33中第二驱动微泵321相对微阀323的位置与第一驱动微泵321相对微阀323的位置相反，第二驱动微泵333设置于玻璃针1的下端，所以第二驱动微泵333通过第二开关332电连接第二电源331的负电位端，第二驱动微泵333发力，电解质溶液4中的离子带动已穿过纳米孔21后的药物分子5继续往下运动，利用玻璃针1的尖端将药物分子5输送至待检测的细胞6内。优选地，所述第一电源311、第二电源331的电压均为100～300mV。本专利技术还提出一种精确控制药物分子的方法，所述方法通过上述精确控制药物分子的装置实现，包括如下步骤:S1.利用注射针将含有药物分子5的电解质溶液4注入玻璃针1的内腔；S2.闭合第一驱动电路32的第一开关322，第一驱动微泵321与微阀323开启，第一驱动微泵321与微阀323共同驱动电解质溶液4，并带动药物分子5向下穿过纳米孔21；S3.观察电流测量装置312的读数，并记录电流测量装置312读数下降的次数作为穿过纳米孔21的药物分子5的个数；S4.当通过纳米孔21的药物分子5的个数达到所需药物分子5的数目时，断开第一驱动电路32的第一开关322，第一驱动微泵321与微阀323停止工作，处于纳米孔21上方未穿过纳米孔21的药物分子5停止向下运动；S5.闭合第二驱动电路33的第二开关332，第二驱动微泵本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种精确控制药物分子的装置，其特征在于，所述装置包括筒状玻璃针(1)、纳米孔芯片(2)及控制驱动电路(3)；所述控制驱动电路(3)包括用于统计药物分子(5)数量的计数测量电路(31)、用于驱动药物分子(5)穿过纳米孔芯片(2)的第一驱动电路(32)及用于驱动药物分子(5)注入待检测细胞(6)的第二驱动电路(33)；所述纳米孔芯片(2)水平固定于玻璃针(1)的内侧壁上，玻璃针(1)的内腔填充有电解质溶液(4)，电解质溶液(4)内溶解有药物分子(5)。/n

【技术特征摘要】
1.一种精确控制药物分子的装置，其特征在于，所述装置包括筒状玻璃针(1)、纳米孔芯片(2)及控制驱动电路(3)；所述控制驱动电路(3)包括用于统计药物分子(5)数量的计数测量电路(31)、用于驱动药物分子(5)穿过纳米孔芯片(2)的第一驱动电路(32)及用于驱动药物分子(5)注入待检测细胞(6)的第二驱动电路(33)；所述纳米孔芯片(2)水平固定于玻璃针(1)的内侧壁上，玻璃针(1)的内腔填充有电解质溶液(4)，电解质溶液(4)内溶解有药物分子(5)。


2.根据权利要求1所述的精确控制药物分子的装置，其特征在于，所述玻璃针(1)呈上粗下细状，包括上端筒(11)及下端筒(12)，所述上端筒(11)呈空心圆柱状，直径为2～5mm；所述下端筒(12)呈上粗下细的空心圆台状，下端筒(12)尖端的口径为1～10μm。


3.根据权利要求2所述的精确控制药物分子的装置，其特征在于，所述纳米孔芯片(2)为硅芯片、氮化硅芯片、二氧化硅芯片中的任意一种；在纳米孔芯片(2)的中心处打有纳米孔(21)，所述纳米孔(21)的直径为10～200nm。


4.根据权利要求3所述的精确控制药物分子的装置，其特征在于，所述玻璃针(1)上设有微泵，所述微泵包括用于驱动药物分子(5)穿过纳米孔(21)的第一驱动微泵(321)及用于驱动药物分子(5)注入待检测细胞(6)的第二驱动微泵(333)；所述第一驱动微泵(321)设置于玻璃针(1)的顶端；所述第二驱动微泵(333)设置于下端筒(12)上，与下端筒(12)尖端的距离不超过下端筒(12)竖直高度的1/3。


5.根据权利要求4所述的精确控制药物分子的装置，其特征在于，所述计数测量电路(31)包括第一电源(311)、电流测量装置(312)及第一电极(313)、第二电极(314)，所述第一电极(313)、第二电极(314)与纳米孔(21)的中心位于同一条轴线上；设置于纳米孔芯片(2)上方的第一电极(313)通过电流测量装置(312)电连接第一电源(311)的正电位端，置于纳米孔芯片(2)下方的第二电极(314)电连接第一电源(311)的负电位端。


6.根据权利要求5所述的精确控制药物分子的装置，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁志山，吴丹丹，王成勇，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44