用于控制腔室中加注高度的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于控制装置的至少一个腔室中的悬浮液的加注高度的方法和装置，所述装置用于向所述悬浮液施加电场，所述悬浮液为细胞、细胞衍生物、细胞器、亚细胞颗粒和/或囊泡的悬浮液。为了避免在执行多个电穿孔周期时过量加注腔室，并在腔室容积不可预测的条件下实现精确加注，通过确定出口端口处的至少一个电阻变化，动态地限制在多个电穿孔的周期中加注到腔室中的悬浮液的量。在每个周期的加注程序中，在多个时间点测量至少一个电极和接地电极之间的电阻。一旦检测到电阻变化，就启动终止例程，并最终终止加注程序。因此，在每个电穿孔周期期间确保腔室的精确加注，可以保证重复电穿孔性能的提高。电穿孔性能的提高。电穿孔性能的提高。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制腔室中加注高度的方法和装置

技术介绍

[0001]本专利技术涉及一种用于控制装置的至少一个腔室中的悬浮液的加注高度的方法，所述装置用于向所述悬浮液施加电场，所述悬浮液为细胞、细胞衍生物、细胞器、亚细胞颗粒和/或囊泡的悬浮液。本专利技术还涉及一种用于向至少一个腔室中的细胞、细胞衍生物、细胞器、亚细胞颗粒和/或囊泡的悬浮液施加电场的装置，包括至少第一电极和第二电极、设置在腔室一端的至少一个入口端口和设置在腔室相对端的至少一个出口端口，其中所述第一电极设置在腔室内入口端口处，所述第二电极设置在腔室内出口端口处，并且其中所述腔室还包括至少一个接地电极。
[0002]将生物活性分子(如DNA、RNA或蛋白质)导入活细胞、细胞衍生物、细胞器、亚细胞颗粒和/或囊泡中，例如，可以用于检测这些分子的生物学功能，并且是将这些分子成功用于治疗用途(如，基因治疗)中的必要前提。将外源分子导入细胞的一个优选方法为所谓的电穿孔，与化学方法不同，所述电穿孔能限制靶细胞在结构和功能上的不良变化。在电穿孔中，外源分子经由短电流从水溶液，优选为适合细胞的特定缓冲溶液，或细胞培养基，导入细胞，即经由放电电容器的脉冲，使细胞膜对外源分子具有瞬时渗透性。在细胞膜中形成的临时“孔”允许生物活性分子首先进入细胞质，在所述细胞质中它们可能已经发挥其功能或任何待检测的治疗作用，然后，在某些条件下，也根据需要进入细胞核，例如在基因治疗应用中。由于在短时间内施加强电场，即具有高电流密度的短脉冲，细胞、细胞衍生物、细胞器、亚细胞颗粒和/或囊泡也可能融合。在这种所谓的电融合中，例如，通过不均匀的交变电场，使细胞最初与膜紧密接触。随后施加的电场脉冲导致膜部分之间进行相互作用，最终导致融合。也可使用与电穿孔装置相当的装置进行电融合。
[0003]在细胞的电穿孔期间，反应腔室内会产生一定量的碎屑和泡沫。当将处理过的细胞悬浮液从反应腔室中移出时，例如通过推入空气或让重力排空腔室时，这些碎屑和泡沫留在腔室内，并减少了将被加注到该腔室中进行下一个电穿孔周期的新细胞悬浮液的加注体积。也就是说，腔室容积可以变化，从而使下一次加注所需的容积几乎不可预测。为了避免将贵重材料过量加注到腔室中而导致其无法被处理，因此，动态地且相应地限制加注到腔室中的量是很重要的。然而，为了避免过量加注而预防性地减少加注体积会导致加注不足，从而导致在气液界面产生电弧放电。电弧放电会产生热量和高电流，损坏电气接口和部件，还会损害反应腔室内的生物材料。此外，当系统的最终用户插入管路时，对管路不确定的张力导致未知的内径。如果使用蠕动泵，又会导致泵每次旋转时处理体积的不确定性。因此，需要准确地加注，才能获得良好的电穿孔性能。
[0004]EP 3 138 920 B1公开了一种用于对细胞进行电穿孔的方法和一种用于电穿孔的一次性装置。该装置包含用于盛装细胞悬浮液的流体部和包含要转移到细胞中的化合物的流体。所述装置还包含第一和第二电极以及相应的接地电极。流体被引入到流体隔室中达到预定的加注高度，其中所述加注高度是通过测量第一和第二电极之间的电容或接地电极之间的电阻来确定的。例如，继续加注直至达到电极之间的最大容量。进行电穿孔后，将经处理的细胞悬浮液从流体部清除。通过控制流体隔室中的加注高度，该装置可以在半连续
模式下运行。此外，为了处理更大体积的细胞悬浮液，可以重复加注、电穿孔和清除的过程。
[0005]然而，如果必须执行多个电穿孔周期，不能保证在所有周期内对电穿孔腔室进行精确加注仍然是现有技术中装置和方法的缺陷。

技术实现思路

[0006]本专利技术的一个目的是提供一种方法和装置，用于控制装置的至少一个腔室中的悬浮液的加注高度，所述装置用于向所述悬浮液施加电场，所述悬浮液为细胞、细胞衍生物、细胞器、亚细胞颗粒和/或囊泡的悬浮液。通过所述方法和所述装置，即使进行多次电穿孔周期，也可以避免所述腔室过量加注，并且，即使在腔室容积不可预测的情况下，也可以实现精确加注，以确保所有周期都能获得良好的重复电穿孔性能。
[0007]目的通过一种用于控制装置的至少一个腔室内的悬浮液的加注高度的方法来实现，所述装置用于向所述悬浮液施加电场，所述悬浮液为细胞、细胞衍生物、细胞器、亚细胞颗粒和/或囊泡的悬浮液，其中所述装置包含至少第一电极和第二电极、设置在所述腔室一端的至少一个入口端口和设置在所述腔室相对端的至少一个出口端口，其中所述第一电极设置在所述腔室内所述入口端口处，并且所述第二电极设置在所述腔室内所述出口端口处，并且其中所述腔室还包括至少一个接地(对)电极；所述方法包括：
[0008]a)开始加注程序，其中将所述悬浮液通过所述入口端口注入所述腔室；
[0009]b)在所述加注程序期间，在多个时间点测量所述腔室内所述第二电极和所述接地电极之间的电阻；以及
[0010]c)启动终止例程，包括终止所述加注程序，其中根据所述第二电极和所述接地电极之间的所述电阻的至少一个变化而启动所述终止例程。
[0011]即，根据本专利技术，通过确定出口端口处电阻的至少一个变化，在多个电穿孔周期中，动态地限制加注到腔室中的悬浮液的量。为此，在每个周期的加注程序期间，在多个时间点测量第二电极和接地电极之间的电阻，例如，设置在出口端口旁的电极与其对电极之间的电阻。当检测到电阻变化时，启动终止例程，并且，可选地，在延迟终止例程之后，最终终止加注程序。因此，即使在多个电穿孔周期中，在腔室的加注容积不断减少的情况下，也可以避免腔室的过量加注。因此，在每个电穿孔周期期间确保腔室的精确加注，可以保证重复电穿孔性能的提高。根据本专利技术的方法的另一个优点是可以有效避免宝贵且昂贵的生物材料的浪费。
[0012]在本专利技术的一个优选实施例中，当电阻达到预定值时，启动终止例程。在碎屑、残留物和气泡可能导致过早触发终止例程算法的情况下，可以引入凭经验确定的阈值，以区分残留物和真实样品的作用。在该实施例中，仅在达到预定电阻值和/或电阻下降到低于该值之后，才启动终止例程。例如，一旦电阻下降到低于某个极限(预定值)，装置的控制系统就会触发启动终止例程。
[0013]在本专利技术的另一优选实施例中，如果满足终止条件，则终止加注程序，所述终止条件包括：
[0014]‑
所述电阻变化的第一斜率超过第一预定阈值，并且
[0015]‑
所述电阻变化的第二斜率达到第二预定阈值，其中所述第二阈值表示的斜率低于所述第一阈值表示的斜率。
[0016]根据该实施例，通过确定电阻的变化范围，动态地限制加注到腔室中的悬浮液的量。即，如果电阻变化的斜率减小，则启动终止例程，并且可选地，在延迟终止例程之后，最终终止加注程序。例如，一旦确定电阻变化的斜率超过特定的预设阈值(第一阈值)，则装置的控制系统等待斜率再次减小，直至达到另一个特定的预设阈值(第二阈值)。
[0017]在本专利技术的另一优选实施例中，终止条件还包括在第二斜率之后确定的电阻变化的第三斜率等于或低于第二阈值。因此，只有在至少两次连续测量值达到或低于第二阈值时，才终止加注程序，以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于控制装置的至少一个腔室中的悬浮液的加注高度的方法，所述装置用于向所述悬浮液施加电场，所述悬浮液为细胞、细胞衍生物、细胞器、亚细胞颗粒和/或囊泡的悬浮液，所述装置包括至少第一电极和第二电极、设置在所述腔室一端的至少一个入口端口和设置在所述腔室相对端的至少一个出口端口，其中所述第一电极设置在所述腔室内所述入口端口处，并且所述第二电极设置在所述腔室内所述出口端口处，并且其中所述腔室还包括至少一个接地电极；所述方法包括：a)开始加注程序，其中将所述悬浮液通过所述入口端口注入所述腔室；b)在所述加注程序期间，在多个时间点测量所述腔室内所述第二电极和所述接地电极之间的电阻；以及c)启动终止例程，包括终止所述加注程序，其中根据所述第二电极和所述接地电极之间的所述电阻的至少一个变化而启动所述终止例程。2.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述电阻达到预定值时启动所述终止例程。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，如果满足终止条件，则终止所述加注程序，所述终止条件包括：
‑
所述电阻变化的第一斜率超过第一预定阈值，并且
‑
所述电阻变化的第二斜率达到第二预定阈值，其中所述第二阈值表示的斜率低于所述第一阈值表示的斜率。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述终止条件还包括在所述第二斜率之后确定的所述电阻变化的第三斜率等于或低于所述第二阈值。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，在确定满足所述终止条件之后，所述终止例程包括延迟终止，其中，基于至少一个预设参数，在最终终止之前继续执行所述加注程序。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述预设参数包括由蠕动泵执行的步数。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述步数由等式N_目标＝(N_p+N_sts)/2+P计算，其中N_目标为计算得出的完成所述加注程序所需的步数，N_p为前一加注程序期间执行的步数，N_sts为当前标准检测目标步数，并且P为凭经验确定的步数。8.根据权利要求6所述的方法，其中所述步数由等式N_目标＝((N_现在+S
‑
R)+N_p)/2+P
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N计算，其中N_目标为计算得出的完成所述加注程序所需的步数，N_现在为当前步数，S为预设步数，R为与电压脉冲能量相关的预设...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：隆萨科隆有限公司，
类型：发明
国别省市：