细胞膜射流穿孔装置、大分子物质跨膜传导系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术的实施例属于大分子物质跨膜运输领域，特别涉及一种细胞膜射流穿孔装置、大分子物质跨膜传导系统，细胞膜射流穿孔装置包括：细胞导入流动腔、细胞捕获腔、射流装置；细胞导入流动腔具有：入口、出口；细胞捕获腔与细胞导入流动腔连通，细胞捕获腔用于捕获从入口进入细胞捕获腔的细胞；射流装置向细胞捕获腔内的细胞提供射流，使细胞捕获腔内的细胞的细胞膜形成至少一个微孔。同现有技术相比，通过本实施方式的穿孔装置可用力学方式对细胞膜进行穿孔，当细胞在受到流场剪切力作用下，使得细胞膜上可形成多个瞬态微孔，在最大限度降低细胞损伤的情况下，实现高通量的大分子物质直接跨膜运输。质直接跨膜运输。质直接跨膜运输。

【技术实现步骤摘要】
细胞膜射流穿孔装置、大分子物质跨膜传导系统


[0001]本技术的实施例属于大分子物质跨膜运输领域，具体地说，是一种细胞膜射流穿孔装置、大分子物质跨膜传导系统。

技术介绍

[0002]细胞重编程是细胞生物学领域的一项关键技术,在再生医药、疾病模型和药物筛选等方面有着广泛应用。以往的研究表明,诱导多功能干细胞可由特定转录因子的异位表达使躯体干细胞发生细胞重编程得到。基因递送技术通过将目的基因导入细胞,也可以诱导细胞重编程发生。
[0003]实现基因跨细胞递送主要有生物方法、物理方法和力学方法。生物方法包括基因转化、接合和转导等。物理方法包括显微注射、粒子轰击、基因枪、电穿孔和光学方法等。目前，应用比较广泛的递送方法是病毒转导。病毒载体能保证诱导多功能干细胞中转基因的稳定表达,但其存在发生肿瘤等生物安全性方面的风险。一些学者因而致力于利用蛋白质诱导得到多功能干细胞的研究。蛋白质导入细胞常见方法之一是电穿孔。该方法产生电渗透作用的同时,可能会随机地使细胞膜发生破裂而导致细胞死亡，而且转染范围也受到电场方向的限制。因此,现有的生物、物理方法,或者可能会对细胞造成永久性损坏,甚至死亡；或者由于病毒转染和基因插入使得细胞发生癌变可能而存在生物安全性方面的隐患；或者因只能适用于少数种类或者少数数量的细胞等原因而被限制其广泛应用。
[0004]然而，运用力学方法，可使细胞膜发生变形，可以引起物质跨细胞膜输运，同时在生物安全性方面具有一定的优势。通过精确地控制细胞膜的受力,有可能实现高效的物质输运,并保证细胞的存活率。麻省理工大学提出了细胞挤压技术,即驱使细胞通过小于其直径30％—80％的收缩通道,使其受到挤压发生变形,促使细胞膜上力敏通道打开。目前的研究已证实该方法可运用于很多种类的细胞,具有应用的广泛性。但专利技术人发现，目前采用该细胞挤压技术存在两个因素制约其发展，其一，对细胞中的物质进行跨膜运输，压缩通道的直径约为数微米，对微制造工艺提出了很高要求；其二，同种类型的细胞尺寸大小不一，尺寸稍大的细胞可能阻塞通道，而尺寸稍小的细胞可能变形不够，导致输运效率降低。
[0005]因此，如何能够运用更好的力学方式，实现大分子物质的跨膜运输是目前所要解决的问题。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题或至少部分地解决上述技术问题，本技术的部分实施方式中，设计了一种细胞膜射流穿孔装置、大分子物质跨膜的传导系统，可使细胞在受到外力作用下，可实现大分子物质的跨膜运输。
[0007]为了实现上述目的，本技术的部分实施方式提供了一种细胞膜射流穿孔装置，包括：
[0008]细胞导入流动腔；所述细胞导入流动腔具有：入口、远离所述入口设置的出口、设
置于所述入口和所述出口之间的输送孔；
[0009]细胞捕获腔，与所述细胞导入流动腔连通；所述细胞捕获腔用于捕获从所述入口进入所述细胞导入流动腔内的细胞；
[0010]射流装置，向所述细胞捕获腔提供射流，使被吸入至所述细胞捕获腔内的所述细胞的细胞膜形成至少一个微孔。
[0011]另外，本技术的实施方式设计了一种大分子物质跨膜的传导系统，包括：如上所述的细胞膜射流穿孔装置。
[0012]本技术的实施例相对于现有技术而言，由于细胞膜射流穿孔装置包括：细胞导入流动腔、细胞捕获腔和射流装置。在实际应用时，基于变截面管道漩涡原理，使得从入口进入细胞导入流动腔内的细胞，可顺着流场漩涡进入细胞捕获腔中，从而被细胞捕获腔捕获。然后，通过射流装置对细胞捕获腔内提供射流，细胞在捕获腔受到射流冲击产生的流场剪切力作用，产生巨烈的变形，细胞膜上会形成一个或多个微孔，此时溶液中的大分子物质通过微孔进入细胞，而在完成射流后，细胞膜微孔自行愈合，可利用负压，从出口获取细胞捕获腔内的细胞。由此不难看出，当此装置将流场剪切力控制在适当的范围内，可以使得细胞膜上开设一个或多个微孔，在最大限度降低细胞损伤的情况下，实现了大分子物质的跨膜运输。
[0013]另外，所述细胞捕获腔的底部具有射流进口；所述射流装置包括：
[0014]射流发生腔，与所述射流进口连接；所述射流发生腔相对于所述射流进口的一侧为不封闭的，形成开口，所述开口与所述射流进口面同轴设置；
[0015]振动部件，设置于所述射流发生腔相对于所述射流进口的一侧，封闭所述开口；
[0016]驱动部件，与所述振动部件连接；所述驱动部件用于驱动所述振动部件沿所述射流进口的轴线方向产生振动。
[0017]另外，所述射流发生腔相对于所述射流进口的一侧，有部分沿所述射流进口的轴线方向凸出，形成与所述射流进口连接的射流管道。
[0018]另外，所述射流管道远离所述射流进口的一端为锐缘形。
[0019]另外，所述开口、所述射流管道和所述射流进口同轴设置。
[0020]另外，所述振动部件为振动膜；
[0021]或者，所述振动部件为振动块。
[0022]另外，所述驱动部件为压电驱动部件；
[0023]或者，所述驱动部件为具有力学性能的驱动部件。
[0024]另外，所述细胞捕获腔和所述射流装置构成一细胞射流穿孔模块；
[0025]所述细胞导入流动腔自所述入口至所述出口的方向，设有若干所述细胞射流穿孔模块；各所述细胞射流穿孔模块的所述细胞捕获腔，均与所述细胞导入流动腔连通。
[0026]另外，各所述细胞捕获腔均沿所述细胞导入流动腔的所述入口至所述出口的方向，同侧依次设置；
[0027]或者，各所述细胞捕获腔均沿所述细胞导入流动腔的所述入口至所述出口的方向，两两相对设置。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本申请实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅用于示意本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图中未提及的技术特征、连接关系乃至方法步骤。
[0029]图1为本技术的实施例一的细胞膜射流穿孔装置的结构示意图；
[0030]图2为本技术的实施例一中射流装置与细胞捕获腔的装配时，射流管道的内表面为锥面时的示意图；
[0031]图3为本技术的实施例一中，射流装置增加柔性环时，与细胞捕获腔的装配示意图；
[0032]图4为本技术的实施例一的细胞膜射流穿孔装置系统模块框图；
[0033]图5为本技术的实施例二中，各细胞捕获腔在细胞导入流动腔上同侧设置时的结构示意图；
[0034]图6为本技术的实施例二中，各细胞捕获腔在细胞导入流动腔上两两相对设置时的结构示意图。
具体实施方式
[0035]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种细胞膜射流穿孔装置，其特征在于，包括：细胞导入流动腔；所述细胞导入流动腔具有：入口，远离所述入口设置的出口；细胞捕获腔，与所述细胞导入流动腔连通；所述细胞捕获腔用于捕获从所述入口进入所述细胞导入流动腔内的细胞；射流装置，向所述细胞捕获腔提供射流，使所述细胞捕获腔内的所述细胞的细胞膜形成至少一个微孔；所述细胞捕获腔的底部具有射流进口；所述射流装置包括：射流发生腔，与所述射流进口连接；所述射流发生腔相对于所述射流进口的一侧为不封闭的，形成开口，所述开口与所述射流进口同轴设置；振动部件，设置于所述射流发生腔相对于所述射流进口的一侧，封闭所述开口；驱动部件，与所述振动部件连接；所述驱动部件用于驱动所述振动部件沿所述射流进口的轴线方向产生振动。2.根据权利要求1所述的细胞膜射流穿孔装置，其特征在于，所述射流发生腔相对于所述射流进口的一侧，有部分沿所述射流进口的轴线方向凸出，形成与所述射流进口连接的射流管道。3.根据权利要求2所述的细胞膜射流穿孔装置，其特征在于，所述射流管道远离所述射流进口的一端为锐缘形。4.根据权利要求2所述的细胞膜射流穿孔装...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘心悦，胡国辉，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：新型
国别省市：