基于靶向修饰磁纳米颗粒增强高频脉冲磁场诱导细胞磁穿孔的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开基于靶向修饰磁纳米颗粒增强高频脉冲磁场诱导细胞磁穿孔的装置及方法。系统包括高频脉冲磁场发生器和磁纳米颗粒；方法步骤为：1)确定目标细胞的类型，获取目标细胞的靶向配体；2)将磁纳米颗粒通过目标细胞膜表面的受体与目标细胞接触或将磁纳米颗粒延伸入目标细胞；3)将含细胞溶液的孔板置于磁穿孔装置磁场线圈目标区域中；4)预设脉冲参数；5)高压直流电源对储能电容充电；6)FPGA模块控制IGBT开关组的通断以实现脉冲磁场的输出；7)发生器输出的脉冲磁场经过磁纳米颗粒的增强后，实现对目标细胞的穿孔。本发明专利技术能够在更短的时间内达到发生磁穿孔所需的参数条件，减少了磁穿孔形成的时间，进而引起了更强的细胞磁穿孔效应。

【技术实现步骤摘要】
基于靶向修饰磁纳米颗粒增强高频脉冲磁场诱导细胞磁穿孔的装置及方法
本专利技术涉及细胞穿孔领域，具体是基于靶向修饰磁纳米颗粒增强高频脉冲磁场诱导细胞磁穿孔的装置及方法。
技术介绍
脉冲磁场诱导细胞磁穿孔作为一种新型的生物技术，正在被国内外学者广泛研究。脉冲磁场导致细胞穿孔的技术具有非接触、非热等突出优势，是细胞穿孔领域极具前景的研究方向。传统磁穿孔方法虽然能够诱导细胞发生穿孔，但是存在效率低、电气安全性差等问题，这在一定程度上限制了磁穿孔技术的应用和推广。因此，提出一种更高效的新型磁穿孔方法是解决目前技术瓶颈的必然需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供基于靶向修饰磁纳米颗粒增强高频脉冲磁场诱导细胞磁穿孔的装置，包括高频脉冲磁场发生器和磁纳米颗粒。所述高频脉冲磁场发生器向磁纳米颗粒发送激励脉冲磁场。高频脉冲磁场发生器包括高压直流电源、脉冲电容器、固态开关组、开关驱动模块、磁场线圈和用于保护电路稳定工作的放电电阻。所述高压直流电源为脉冲电容器充电。所述脉冲电容器通过固态开关组向磁场线圈发送参数可调的高频脉冲电流。所述开关驱动控制固态开关组的通断，从而控制高频脉冲电流的参数。所述磁场线圈接收到高频脉冲电流后产生脉冲磁场。所述高压直流电源和脉冲电容器连接，形成充电回路。所述固态开关组、磁场线圈和放电电阻形成RLC脉冲放电回路。所述开关驱动模块包括FPGA模块。所述FPGA模块向固态开关组发送开关控制信号。所述磁纳米颗粒包括若干高导磁纳米颗粒。每个高导磁纳米颗粒表面具有目标细胞的靶向配体。所述磁纳米颗粒与目标细胞相接触。优选的，所述磁纳米颗粒延伸入目标细胞中。所述磁纳米颗粒接收到激励脉冲磁场后，向目标细胞发送脉冲磁场，对目标细胞进行穿孔。所述高导磁纳米颗粒为纳米氧化铁。所述高导磁纳米颗粒接收到激励脉冲磁场后，发生磁化，增强所处磁场区域的磁场分布。一种使用所述基于靶向修饰的高导磁纳米颗粒增强高频脉冲磁场诱导细胞磁穿孔的方法，包括以下步骤：1)确定目标细胞的类型，获取目标细胞的靶向配体。2)将表面具有目标细胞靶向配体的磁纳米颗粒通过目标细胞膜表面的受体与目标细胞接触。3)将目标细胞放置在磁场线圈目标作用区域。所述磁场线圈目标作用区域为磁场线圈产生的磁场所在区域。4)预设脉冲参数。5)高压直流电源对储能电容充电。6)充电结束后，FPGA模块基于预设的脉冲参数控制IGBT开关组的通断。所述脉冲电容器通过固态开关组向磁场线圈发送参数可调的高频脉冲电流。7)所述高导磁纳米颗粒接收到激励脉冲磁场后，发生磁化，增强所处磁场区域的磁场分布。所述高导磁纳米颗粒向目标细胞发送脉冲磁场，对目标细胞进行穿孔。值得说明的是，高导磁纳米颗粒的加入能够在其附近造成磁场的畸变，因此，如果将高导磁纳米颗粒进行靶向配体的修饰，来实现对目标细胞的特异性结合，就能够有效增强细胞膜附近的磁场幅值，从而进一步增强细胞的磁穿孔效应。本专利技术首先需要针对目标细胞选择特定的靶向配体，然后对高导磁纳米颗粒表面进行靶向配体的修饰，使得修饰后的纳米颗粒具有靶向识别目标细胞的功能。当纳米颗粒与细胞发生结合之后，再施加相应参数的脉冲磁场来诱导细胞发生磁穿孔。本专利技术的技术效果是毋庸置疑的，本专利技术能够在更短的时间内达到发生磁穿孔所需的参数条件，减少了磁穿孔形成的时间，进而引起了更强的细胞磁穿孔效应。靶向修饰后的纳米氧化铁能够更加高效的发挥其高磁导率的特性，提高了细胞膜所受的磁场幅值大小，从而有效的增强了细胞磁穿孔效应。附图说明图1为靶向修饰磁纳米颗粒增强高频脉冲磁场诱导细胞磁穿孔效应的示意图；图2为nsPMFs处理细胞的实验平台装置示意图；图3为高频脉冲发生器结构示意图；图4为不同磁场幅值对PI阳性细胞比例的影响；图5为不同脉冲个数对PI阳性细胞比例的影响；图6为不同磁场幅值对发生穿孔细胞比例的影响；图7为不同脉冲个数对发生穿孔细胞比例的影响；图8(a)为不作任何处理时人红细胞的扫描电镜成像结果；图8(b)为高频脉冲磁场作用下人红细胞的扫描电镜成像结果；图中：贴壁细胞1、48孔板2、磁场线圈3。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但不应该理解为本专利技术上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本专利技术上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本专利技术的保护范围内。实施例1：参见图1至图3，基于靶向修饰磁纳米颗粒增强高频脉冲磁场诱导细胞磁穿孔的装置，包括高频脉冲磁场发生器和磁纳米颗粒。所述高频脉冲磁场发生器向磁纳米颗粒发送激励脉冲磁场。高频脉冲磁场发生器包括高压直流电源、脉冲电容器、固态开关组、开关驱动模块、磁场线圈和用于保护电路稳定工作的放电电阻。所述高压直流电源为脉冲电容器充电。所述脉冲电容器通过固态开关组向磁场线圈发送参数可调的高频脉冲电流。所述开关驱动控制固态开关组的通断，从而控制高频脉冲电流的参数。所述磁场线圈接收到高频脉冲电流后产生脉冲磁场。所述高压直流电源和脉冲电容器连接，形成充电回路。所述固态开关组、磁场线圈和放电电阻形成RLC脉冲放电回路。所述开关驱动模块包括FPGA模块。所述FPGA模块向固态开关组发送开关控制信号。所述磁纳米颗粒包括若干高导磁纳米颗粒。每个高导磁纳米颗粒表面具有目标细胞的靶向配体。所述磁纳米颗粒与目标细胞相接触，且磁纳米颗粒没有伸入目标细胞中。所述磁纳米颗粒接收到激励脉冲磁场后，向目标细胞发送脉冲磁场，对目标细胞进行穿孔。所述高导磁纳米颗粒为纳米氧化铁。所述高导磁纳米颗粒接收到激励脉冲磁场后，发生磁化，增强所处磁场区域的磁场分布。实施例2：基于靶向修饰磁纳米颗粒增强高频脉冲磁场诱导细胞磁穿孔的装置，包括高频脉冲磁场发生器和磁纳米颗粒。所述高频脉冲磁场发生器向磁纳米颗粒发送激励脉冲磁场。高频脉冲磁场发生器包括高压直流电源、脉冲电容器、固态开关组、开关驱动模块、磁场线圈和用于保护电路稳定工作的放电电阻。所述高压直流电源为脉冲电容器充电。所述脉冲电容器通过固态开关组向磁场线圈发送参数可调的高频脉冲电流。所述开关驱动控制固态开关组的通断，从而控制高频脉冲电流的参数。所述磁场线圈接收到高频脉冲电流后产生脉冲磁场。所述高压直流电源和脉冲电容器连接，形成充电回路。所述固态开关组、磁场线圈和放电电阻形成RLC脉冲放电回路。所述开关驱动模块包括FPGA模块。所述FPGA模块向固态开关组发送开关控制信号。所述磁纳米颗粒包括若干高导磁纳米颗粒。每个高导磁纳米颗粒表面具有目标细胞的靶向配本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于靶向修饰磁纳米颗粒增强高频脉冲磁场诱导细胞磁穿孔的装置，其特征在于：包括所述高频脉冲磁场发生器和磁纳米颗粒。/n所述高频脉冲磁场发生器向磁纳米颗粒发送激励脉冲磁场；/n所述磁纳米颗粒包括若干高导磁纳米颗粒；每个高导磁纳米颗粒表面具有目标细胞的靶向配体；/n所述磁纳米颗粒与目标细胞相接触；/n所述磁纳米颗粒接收到激励脉冲磁场后，向目标细胞发送脉冲磁场，对目标细胞进行穿孔。/n

【技术特征摘要】
1.基于靶向修饰磁纳米颗粒增强高频脉冲磁场诱导细胞磁穿孔的装置，其特征在于：包括所述高频脉冲磁场发生器和磁纳米颗粒。
所述高频脉冲磁场发生器向磁纳米颗粒发送激励脉冲磁场；
所述磁纳米颗粒包括若干高导磁纳米颗粒；每个高导磁纳米颗粒表面具有目标细胞的靶向配体；
所述磁纳米颗粒与目标细胞相接触；
所述磁纳米颗粒接收到激励脉冲磁场后，向目标细胞发送脉冲磁场，对目标细胞进行穿孔。


2.根据权利要求1所述的基于靶向修饰磁纳米颗粒增强高频脉冲磁场诱导细胞磁穿孔的装置，其特征在于：高频脉冲磁场发生器包括高压直流电源、脉冲电容器、固态开关组、开关驱动模块和磁场线圈；
所述高压直流电源为脉冲电容器充电；
所述脉冲电容器通过固态开关组向磁场线圈发送参数可调的高频脉冲电流；
所述开关驱动控制固态开关组的通断，从而控制高频脉冲电流的参数；
所述磁场线圈接收到高频脉冲电流后产生脉冲磁场。


3.根据权利要求2所述的基于靶向修饰磁纳米颗粒增强高频脉冲磁场诱导细胞磁穿孔的装置，其特征在于：还包括用于保护电路稳定工作的放电电阻。


4.根据权利要求2所述的基于靶向修饰磁纳米颗粒增强高频脉冲磁场诱导细胞磁穿孔的装置，其特征在于：所述高压直流电源和脉冲电容器连接，形成充电回路。


5.根据权利要求4所述的基于靶向修饰磁纳米颗粒增强高频脉冲磁场诱导细胞磁穿孔的装置，其特征在于：所述固态开关组、磁场线圈和放电电阻形成RLC脉冲放电回路。


6.根据权利要求1所述的基于靶向修饰磁纳米颗粒增...

【专利技术属性】
技术研发人员：米彦，代璐健，许宁，陈嘉诚，郑伟，马驰，李政民，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50