微流控离心式挤压的细胞转染系统及细胞转染方法技术方案

本发明专利技术公开了一种微流控离心式挤压的细胞转染系统及细胞转染方法，涉及生物转染技术领域，该细胞转染系统包括复合碟体，复合碟体包括层叠设置的第一碟体与第二碟体，第一碟体与第二碟体中的一个盖设于另一个表面，第二碟体盖设于第一碟体的上表面时，第一碟体在朝向第二碟体的一侧表面开设有至少一组转染空间，转染空间包括微流道及第一存储槽与第二存储槽，第一存储槽与第二存储槽分别设于第一碟体的近圆心端与远圆心端，微流道的两端分别连通于第一存储槽与第二存储槽，微流道内设有用于对细胞进行挤压的限位口。本发明专利技术能够解决现有技术下细胞转染系统中细胞获取到的动力源较少，影响了细胞转染效率的问题。影响了细胞转染效率的问题。影响了细胞转染效率的问题。

【技术实现步骤摘要】
微流控离心式挤压的细胞转染系统及细胞转染方法


[0001]本专利技术涉及生物转染
，具体涉及一种微流控离心式挤压的细胞转染系统及细胞转染方法。

技术介绍

[0002]微流控技术是指研究人员可以通过精妙的结构设计和先进微电子工艺以期达到对单个细胞进行力学、电学等物理加载。微尺度的电极技术、剪切力加载和局域加热技术与微流控技术相结合都能够用来使单个细胞膜产生暂时性通孔。结合了微流控技术的细胞转染技术相较于宏观的细胞转染技术具有明显的优势：1.可以对单细胞进行操纵并实现穿孔；2.同时可以在微观层面研究细胞膜穿孔的力学机理；3.并且可以实现目标细胞高活性等。
[0003]离心微流控是以微机电技术为依托，将化学分析的采样、预处理、衍化、混合及检测等过程中涉及的阀、流动管道、混合反应器、加样、分离、检测等部件集成到CD形状的盘片上，以离心力为液流的驱动力，实现对液流检测分析的微流控体系。利用离心转速控制的原理，便可以通过程序轻易的控制实验的操作流程，对于检测人员只需要加入试剂，运行程序，便可以完成整个实验的流程得到实验结果。
[0004]细胞内输运(Intracellular Delivery)是将诸如基因、蛋白和生物大分子等纳米尺度外源性物质转染到目标细胞的胞体内并成功表达的过程。细胞转染是基因编辑、细胞治疗、再生医学和众多细胞研究领域的重要组成环节。尽管细胞转染在生物医学工程中扮演着重要角色，然而由于现有转染技术仍存在局限性，发展高效、通用、低成本和无损伤的转染方法仍然是重大的技术需求。
[0005]机械挤压(Cell Squeezing)指的是当细胞通过大约为其直径一半大小的微流控机械流道时，细胞会产生大的形变并在细胞膜上产生大量通孔。该方法于2013年被美国麻省理工学院的Ranger课题组首次报道于美国科学院院刊上。研究人员发现当细胞受到微流道侧壁挤压后会产生细胞膜上暂时性通孔，外源物质如蛋白、核酸、量子点、碳纳米管和其他纳米材料都能穿过细胞膜上通孔进入到目标细胞体内。
[0006]现有技术中基于机械挤压的转染方法最大的特点是器件简单，不需要其它的能量来源，细胞膜的暂时性通孔是由流体通过微流道侧壁与细胞相互挤压产生，然而，流体在通过流道时细胞获取到的动力源较少，这将在一定程度上影响了细胞的转染效率。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种微流控离心式挤压的细胞转染系统及细胞转染方法，旨在解决现有技术下细胞转染系统中细胞获取到的动力源较少，影响了细胞转染效率的问题。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术通过如下技术方案来实现：
[0009]本专利技术的一方面在于提供一种微流控离心式挤压的细胞转染系统，包括复合碟
体，所述复合碟体包括层叠设置的第一碟体与第二碟体，所述第一碟体与所述第二碟体中的一个盖设于另一个表面，所述第二碟体盖设于所述第一碟体的上表面时，所述第一碟体在朝向所述第二碟体的一侧表面开设有至少一组转染空间，所述转染空间包括微流道及第一存储槽与第二存储槽，所述第一存储槽与所述第二存储槽分别设于所述第一碟体的近圆心端与远圆心端，所述微流道的两端分别连通于所述第一存储槽与所述第二存储槽，所述微流道内设有用于对细胞进行挤压的限位口。
[0010]根据上述技术方案的一方面，所述第一存储槽设于所述第一碟体的近圆心端，所述第二存储槽设于所述第一碟体的远圆心端。
[0011]根据上述技术方案的一方面，所述转染空间还包括第一注液槽与第二注液槽，分别与所述第一存储槽连通，并分别用于存储、输送待转染细胞与转染物质。
[0012]根据上述技术方案的一方面，所述第一注液槽与所述第二注液槽设于所述第一碟体上所述第一存储槽的近圆心端。
[0013]根据上述技术方案的一方面，所述第一碟体上还设有微流阀，所述微流阀设于所述第二存储槽的下方并与所述第二存储槽连通。
[0014]根据上述技术方案的一方面，所述微流道包括相互连通的直状部与弯曲部，所述直状部的两端分别与所述第一存储槽与所述弯曲部连通，所述弯曲部的两端分别与所述第二存储槽与所述直状部连通。
[0015]根据上述技术方案的一方面，所述挤压口设于所述直状部内。
[0016]根据上述技术方案的一方面，所述直状部的间隙由两端向中央逐渐减小以形成所述挤压口。
[0017]根据上述技术方案的一方面，所述转染空间设有多组，多组所述转染空间沿着所述第一碟体的周向间隔设置。
[0018]本专利技术的另一方面在于提供一种细胞转染方法，应用于上述技术方案中所述的微流控离心式挤压的细胞转染系统，所述方法包括：
[0019]提供一复合碟体，所述复合碟体包括第一碟体与第二碟体；
[0020]在所述第一碟体的转染空间内分别注入待转染细胞与转染物质，将所述第二碟体盖合至所述第一碟体上得到一密闭的复合碟体；
[0021]将所述复合碟体放置在一离心平台上，启动所述离心平台，以使所述转染空间内的待转染细胞与转染物质在离心作用力下经过所述微流道，待转染细胞在微流道内的限位口的挤压作用下发生短暂细胞膜破裂，转染物质通过短暂破裂的细胞膜进入待转染细胞内，完成细胞转染。
[0022]采用本专利技术所示的微流控离心式挤压的细胞转染系统及细胞转染方法，在具体实施时，将复合碟体安装在离心平台的输出端时，离心平台驱动复合碟体绕着输出端转动。当复合碟体处于低转速离心时，液体在转染空间内向出口端会形成一液气表面，此时液体的内部有来自离心作用下所形成的液体压力，而在液气表面上会因表面张力产生一阻止液体前进的毛细压力。当液体压力低于毛细压力时，液体会保留在第一存储槽中，而随着离心平台转速提高，液体压力随之增加，直到液体所受的离心力大于毛细压力时，便会突破微流道的限位口，待转染细胞在离心力的作用下通过微流道。此时细胞的细胞膜被限位口挤压，在短时间内发生细胞膜破裂，转染物质在第二存储槽内通过暂时破裂的细胞膜进入细胞内，
一段时间后细胞的细胞膜恢复，完成各种转染物质的细胞内输运。
[0023]本专利技术的附加方面与优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0024]本专利技术的上述与/或附加的方面与优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显与容易理解，其中：
[0025]图1为本专利技术第一实施例中微流控离心式挤压的细胞转染系统中第一碟体与第二碟体的结构示意图；
[0026]图2为本专利技术第一实施例中微流控离心式挤压的细胞转染系统的结构示意图；
[0027]图3为本专利技术第一实施例中微流控离心式挤压的细胞转染系统中第一碟体的结构示意图；
[0028]图4为图3中A部放大示意图；
[0029]图5为本专利技术第二实施例中微流控离心式挤压的细胞转染系统中第一碟体的结构示意图；
[0030]图6为本专利技术第三实施例中细胞转染方法的流程示意图；
[0031]附图元器件符号说明：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微流控离心式挤压的细胞转染系统，包括复合碟体，所述复合碟体包括层叠设置的第一碟体与第二碟体，所述第一碟体与所述第二碟体中的一个盖设于另一个表面，其特征在于，所述第二碟体盖设于所述第一碟体的上表面时，所述第一碟体在朝向所述第二碟体的一侧表面开设有至少一组转染空间，所述转染空间包括微流道及第一存储槽与第二存储槽，所述第一存储槽与所述第二存储槽分别设于所述第一碟体的近圆心端与远圆心端，所述微流道的两端分别连通于所述第一存储槽与所述第二存储槽，所述微流道内设有用于对细胞进行挤压的限位口。2.根据权利要求1所述的微流控离心式挤压的细胞转染系统，其特征在于，所述第一存储槽设于所述第一碟体的近圆心端，所述第二存储槽设于所述第一碟体的远圆心端。3.根据权利要求2所述的微流控离心式挤压的细胞转染系统，其特征在于，所述转染空间还包括第一注液槽与第二注液槽，分别与所述第一存储槽连通，并分别用于存储、输送待转染细胞与转染物质。4.根据权利要求3所述的微流控离心式挤压的细胞转染系统，其特征在于，所述第一注液槽与所述第二注液槽设于所述第一碟体上所述第一存储槽的近圆心端。5.根据权利要求1所述的微流控离心式挤压的细胞转染系统，其特征在于，所述第一碟体上还设有微流阀，所述微流阀设于所述第二存储槽的下方并与所述第二存储槽连通。6.根据权利要求1所述的微...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建锋，周发康，陈笑笑，许文虎，钟敏，易美荣，李小兵，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：