一种将外源性物质导入细胞的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种将外源性物质导入细胞的装置和方法。本发明专利技术第一方面提供一种将外源性物质导入细胞的装置，包括反应模块和控制模块；所述反应模块包括第一存放单元、第二存放单元和电极，所述第一存放单元包括设置有若干个贯通孔的基底，所述基底用于放置细胞，所述第二存放单元与所述贯通孔连通，用于放置所述外源性物质，所述电极分别与所述第一存放单元和第二存放单元连接；所述控制模块与所述电极连接，用于控制所述电极产生脉冲信号。本发明专利技术提供的装置有利于提高细胞的存活率及外源性物质的导入效率。物质的导入效率。物质的导入效率。

【技术实现步骤摘要】
一种将外源性物质导入细胞的装置和方法


[0001]本专利技术涉及电穿孔
，涉及一种将外源性物质导入细胞的装置和方法。

技术介绍

[0002]转染是真核细胞在一定条件下主动或被动导入外源性物质而获得新的表型的过程。随着基因工程技术的发展，如何高效率的将外源性物质导入细胞内成为新的研究热点。常用的转染方法包括化学手段和物理手段，化学手段包括磷酸钙沉淀法、脂质体法(Lipofectamine 2000等)、阳离子高聚物法(PEI等)，化学手段对于吞噬能力弱的细胞(例如原代细胞、悬浮细胞等)，和溶酶体能力强的细胞(例如巨噬细胞等)，其转染效率较低，因此，对于类似这样的难转细胞，需要用到病毒感染的方法。病毒感染方法的原理是改变基因组，具有较大的风险，并且由于病毒的选择和制备周期长、操作繁琐、成本高、对插入片段的大小也有限制，一定程度上限制了病毒感染的应用。而电穿孔方法作为一种物理手段，通过外加电场在细胞膜两侧形成电势差，扰乱磷脂双分子层的排列，产生连通细胞内外的膜孔的技术，在膜孔持续的时间内，外源性物质，例如质粒，RNA，蛋白，或者多糖等，有一定几率进入细胞中。电穿孔转染可以有效地转染难转细胞，对质粒大小没有限制，而且是瞬时转染，嵌入基因组的几率很低，常常作为化学和病毒方法的补充手段，因此，电穿孔技术在基因编辑、胚胎改造、细胞机理研究、蛋白生产、细胞治疗等领域有着广泛的用途。
[0003]目前常见的电穿孔装置有Bio
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Rad的Gene Pulser Xcell、Thermo Fisher的Neon系统、Lonza的Nucleofector等，其中，Gene Pulser Xcell采用比色皿式的电转杯，通过采用电转缓冲液和输出简单的方波或者指数衰减波，减少细胞的死亡率；Neon系统通过将电转杯变成电转吸头，减小了电极间的距离，使电场更加均匀，从而提高细胞的存活率；Nucleofector则在电转缓冲液中加入了促进质粒进入细胞核的试剂，即核转试剂，用以提高转染效率。然而现有的电穿孔装置均存在转染随机性强、细胞死亡率高、实验成本高等问题，如何对电穿孔装置进行改进以解决上述问题受到了越来越多的关注。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种将外源性物质导入细胞的装置，用于解决常规电穿孔装置转染随机性强、细胞死亡率高、实验成本高等问题。
[0005]本专利技术还提供一种将外源性物质导入细胞的方法，使用上述装置对细胞进行转染，可有效解决转染随机性强的问题，提高细胞的转染成功率和细胞存活率。
[0006]本专利技术第一方面提供一种将外源性物质导入细胞的装置，包括反应模块和控制模块；
[0007]所述反应模块包括第一存放单元、第二存放单元和电极，所述第一存放单元包括设置有若干个贯通孔的基底，所述基底用于放置细胞，所述第二存放单元与所述贯通孔连通，用于放置所述外源性物质，所述电极分别与所述第一存放单元和第二存放单元连接；
[0008]所述控制模块与所述电极连接，用于控制所述电极产生脉冲信号。
[0009]如上述装置，所述贯通孔的孔径为50nm
‑
8μm，高度为5μm
‑
50μm，所述贯通孔在基底上的密度为1*104个/cm2‑
4*108个/cm2。
[0010]如上述装置，所述基底包括含硅无机物或聚合物，其中，所述含硅无机物选自硅单质、氧化硅、氮化硅中的一种或多种，所述聚合物选自聚碳酸酯、聚乙烯对苯二甲酸酯、聚酰亚胺中的一种或多种。
[0011]如上述装置，所述电极包括正电极和负电极，所述正电极与所述第一存放单元连接，所述负电极与所述第二存放单元连接。
[0012]如上述装置，所述控制模块包括微控制器单元以及与所述微控制器单元连接的电压发生单元、电流检测单元和脉冲开关单元；
[0013]所述电压发生单元用于接收所述微控制器单元的信号并发出电压，所述电压发生单元与所述电流检测单元连接，所述电流检测单元与所述脉冲开关单元连接，所述电流检测单元用于检测反应模块的电流并反馈至所述微控制器单元，所述脉冲开关单元与所述电极连接，用于接收所述微控制器单元的信号并控制所述脉冲开关单元的开关。
[0014]如上述装置，所述装置包括电源模块，所述电源模块用于为所述控制模块提供电源。
[0015]如上述装置，所述装置包括触控显示模块，所述触控显示模块与所述控制模块连接，用于实现人机交互作业。
[0016]如上述装置，所述装置包括样品架，所述样品架包括围设形成的侧壁，所述侧壁设置有第一凸起和第二凸起，所述第一凸起用于承载所述第一存放单元，所述第二凸起用于承载所述第二存放单元。
[0017]本专利技术第二方面提供一种将外源性物质导入细胞的方法，使用上述任一所述装置进行，具体包括如下步骤：
[0018]将处于对数生长期的细胞放置于所述基底表面，将含有所述外源性物质的溶液放置于所述第二存放单元内，使部分基底浸入至含有外源性物质的溶液中，且所述细胞不与所述含有外源性物质的溶液接触，得到反应体系；
[0019]对所述反应体系进行通电，使所述外源性物质在脉冲信号下经过所述贯通孔进入所述细胞内。
[0020]如上述方法，所述脉冲信号包括第一脉冲信号、第二脉冲信号和第三脉冲信号，其中：
[0021]通过控制模块产生第一脉冲信号，其中，第一脉冲信号的第一电压U1为1
‑
3V，第一脉冲信号的宽度为5
‑
20ms，获取所述细胞在第一电压U1下的第一电流I1和第一电阻R1；
[0022]根据所述第一电流I1和细胞数量确定第一状态，并根据所述第一状态确定阈值RI和步进电压U
step
；
[0023]通过控制模块产生第二脉冲信号，其中，第二脉冲信号以第二电压U2为初始电压，所述第二电压U2大于第一电压U1，以步进电压U
step
逐渐递增，第二脉冲信号的宽度为5
‑
20ms，第二脉冲信号的间隔为5
‑
20ms；
[0024]当第二电压U2以步进电压U
step
逐渐递增至第三电压U3，所述细胞的电阻随电流的变化率ΔRI呈减少趋势且小于等于阈值RI时，则产生第三脉冲信号，其中，第三脉冲信号的电压为第三电压U3，第三脉冲信号的宽度为10
‑
50ms，第三脉冲信号的间隔为10
‑
50ms，第三
脉冲信号的个数为1
‑
20个，完成通电过程。
[0025]本专利技术的实施，至少具有以下优势：
[0026]1、本专利技术提供的装置，通过设置具有贯通孔的基底，实现了外源性物质的定向导入，消除了普通电穿孔方法的随机性，提高了外源性物质的导入效率；同时，通过施加脉冲信号，能够在1
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50V的低电压下完成电穿孔，提高了电穿孔的安全性，有利于提高细胞的存活率，因此，本专利技术提供的装置，有利于提高细胞的存活率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种将外源性物质导入细胞的装置，其特征在于，包括反应模块和控制模块；所述反应模块包括第一存放单元、第二存放单元和电极，所述第一存放单元包括设置有若干个贯通孔的基底，所述基底用于放置细胞，所述第二存放单元与所述贯通孔连通，用于放置所述外源性物质，所述电极分别与所述第一存放单元和第二存放单元连接；所述控制模块与所述电极连接，用于控制所述电极产生脉冲信号。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述贯通孔的孔径为50nm
‑
8μm，高度为5μm
‑
50μm，所述贯通孔在基底上的密度为1*104个/cm2‑
4*108个/cm2。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述基底包括含硅无机物或聚合物，其中，所述含硅无机物选自硅单质、氧化硅、氮化硅中的一种或多种，所述聚合物选自聚碳酸酯、聚乙烯对苯二甲酸酯、聚酰亚胺中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电极包括正电极和负电极，所述正电极与所述第一存放单元连接，所述负电极与所述第二存放单元连接。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括微控制器单元以及与所述微控制器单元连接的电压发生单元、电流检测单元和脉冲开关单元；所述电压发生单元用于接收所述微控制器单元的信号并发出电压，所述电压发生单元与所述电流检测单元连接，所述电流检测单元与所述脉冲开关单元连接，所述电流检测单元用于检测反应模块的电流并反馈至所述微控制器单元，所述脉冲开关单元与所述电极连接，用于接收所述微控制器单元的信号并控制脉冲信号的开关。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括电源模块，所述电源模块用于为所述控制模块提供电源。7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括触控显示模块，所述触控显示模块与所述控制模块连接，用于实现人机交互作业。8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括样品架，所述样品架包括围设...

【专利技术属性】
技术研发人员：王竞，朱海龟，
申请(专利权)人：上海盟德生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：