一种用于细胞融合的声微流控系统及其制备方法和应用技术方案

一种用于细胞融合的声微流控系统及其制备方法和应用，属于细胞融合技术领域。本发明专利技术声微流控系统包括信号发生器、功率放大器、PDMS腔道、微量注射泵、管道、EP管、细胞回收容器、体波换能器/声表面波换能器。所述PDMS腔道的侧壁/底部具有等同且交错排列的微孔结构。本发明专利技术还提供了该声微流控系统中PDMS腔道的制备方法和声微流控系统在细胞融合、类器官融合、3D培养细胞或体诱导细胞融合上的应用。本发明专利技术系统产热量极低且操作简单、重复性高、稳定性强，可适用于同源和非同源细胞的融合。不仅适用于两个细胞的融合，也适用于多个细胞的融合，同时可广泛应用到各种类型的细胞中。同时可广泛应用到各种类型的细胞中。同时可广泛应用到各种类型的细胞中。

【技术实现步骤摘要】
一种用于细胞融合的声微流控系统及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于细胞融合
，具体涉及一种用于细胞融合的声微流控系统及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]细胞融合是发育、组织修复和疾病发病过程中最基本的过程之一。细胞融合始于膜融合，其中两个或多个独立的脂质膜通过特定的生物相互作用合并成一个连续的双层，形成异质或同质细胞。由于融合细胞具有杂交优势，细胞融合技术已成为各种生物技术的有力工具，例如单克隆抗体的生产、改良育种。干细胞生产、功能细胞移植和癌症免疫治疗中。然而，现有的细胞融合技术存在成本高、操作复杂、细胞毒性大、融合效率低以及生物功能易失活等问题。因此，一种操作方便、高效、高活性、生物功能性完好的细胞融合技术的开发在基因定位、细胞抗肿瘤疫苗、单克隆抗体生产和动物育种、癌症治疗方面具有潜在应用价值。
[0003]目前，最常用的融合技术有聚乙二醇融合、病毒融合、电融合、磁融合、光融合。
[0004]聚乙二醇融合法：利用聚乙二醇负电特性，可与带正电的细胞表面基团结合，使相邻的细胞接触；聚乙二醇可改变细胞的生物膜结构，使细胞接触点处质膜的脂类分子发生疏散和重组，由于两细胞接口处双分子层质膜的相互亲和以及彼此的表面张力作用，从而使细胞发生融合，从而形成杂种细胞。该技术虽然不需要特殊设备，成本低廉，但是融合率低、对细胞毒性较大限制了其广泛应用。
[0005]灭活病毒融合法：利用病毒表面含有的糖蛋白和一些酶与细胞膜上的糖蛋白发生作用，使细胞相互凝聚，细胞膜上的蛋白质和脂质分子重新排布，进一步促进细胞打开，使细胞发生融合。尽管此方法适用于所有类型的动物细胞，但由于病毒制备困难、操作复杂、灭活病毒的效价差异大、实验重复性差、融合率很低的缺点，限制了该技术的应用。
[0006]电融合法：在直流电脉冲的诱导下，细胞膜表面小孔生成，使配对的细胞膜质进行重新排列，进而实现细胞融合。该技术操作简单、电参数容易精准地调节、无化学毒性、对细胞损伤较小、融合率高且适用多种细胞类型。但是，需要专用的高昂费用的电融合设备。因此，在很大程度上限制了此融合技术的应用。
[0007]光融合法：基于微束激光对细胞的作用而建立的细胞融合技术，利用激光的光镊对细胞进行远距离、非接触式捕获和控制，通过激光击穿接触区的质膜从而实现细胞融合。是一种非接触、单细胞操作、高效、适用各种细胞，也可用于芯片实验室的一种技术，但是其在研究细胞融合的过程中，对操作技术要求很高，且融合效率较低，不利于广泛应用。
[0008]磁融合法：通过磁性纳米颗粒或这纳米线与细胞共孵育特定时间，使细胞带有磁性，特定磁场的作用下，磁场力对细胞进行非接触性控制和捕获。通过磁力对细胞接触区质膜进行破坏，进而实现细胞融合。是一种非接触、需要磁性纳米颗粒或者纳米线给予细胞磁性，在磁力的作用下，实现配对细胞融合的一种技术。由于该技术操作复杂、磁性纳米颗粒与纳米线的引入增加对细胞的损伤、融合效率低，很大程度上限制了其广泛应用。

技术实现思路

[0009]针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于设计提供一种用于细胞融合声微流控系统及其制备方法和应用。本专利技术系统产热量极低且操作简单、重复性高、稳定性强，可适用于同源和非同源细胞的融合。不仅适用于两个细胞的融合，也适用于多个细胞的融合，同时可广泛应用到各种类型的细胞中。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0011]一种用于细胞融合的声微流控系统，其特征在于所述声微流控系统包括信号发生器、功率放大器、PDMS腔道、微量注射泵、管道、EP管、细胞回收容器、体波换能器/声表面波换能器；
[0012]其中：信号发生器是为体波换能器提供正弦波信号；功率放大器是对信号发生器产生的信号的能量进行放大；微量注射泵可以连续的向PDMS腔道内注射入液体；PDMS腔道内包含阵列微结构，当有液体注射入PDMS腔道内时，微结构内不会有液体的流入，从而形成一个微型气泡；管道用来传输液体和带有细胞的溶液；EP管用来回收融合细胞；体波换能器用来产生体波，体波会引起PDMS微结构产生的气泡的共振，气泡震动会在液体中引起液体的流动，液体流动产生的对应的剪切应力和二阶辐射力。二阶辐射力捕获细胞，剪切应力使细胞发生融合。
[0013]所述PDMS腔道的侧壁/底部具有等同且交错排列的微孔结构。这些微孔结构可以捕获半径等同的微气泡。阵列微气泡单一超声换能器PZT激励下，会同时振动，且振幅大小等同，实验验证微气泡振动是一个稳态空化的过程，产生等同的二阶声辐射力。在二阶辐射力的作用下，腔道里的细胞被捕获于微泡表面。微泡振动过程中亦会产生剪切力，促进细胞融合。共振微泡阵列产生等同的剪切应力，不仅大大提高了细胞的融合效率，还可以同一时间内处理更大的细胞样本量。通过二阶声辐射力将细胞捕获在微泡表面，体波可以控制细胞与流场之间的距离，从而精确的控制细胞受到的剪切应力，从而实现对细胞捕获、配对以及融合的精确控制。
[0014]所述的一种用于细胞融合的声微流控系统，其特征在于所述PDMS腔道嵌合在干净的透明材料上，优选透明材料包括载玻片、盖玻片或铌酸锂，所述PDMS腔道的微孔结构的形状包括圆形、椭圆形或方形，所述PDMS腔道平行排列一个或多个。本专利技术中使用的透明材料不仅作为传播的介质，也便于显微镜实时观察微泡振动、细胞融合过程。
[0015]所述的一种用于细胞融合的声微流控系统，其特征在于所述细胞融合包括同源/非同源细胞融合，所述细胞的数量包括两个或多个，所述细胞融合是通过共振微泡阵列或控制输入信号的能量实现的。
[0016]任一所述的PDMS腔道的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
[0017](1)预处理：取硅基片，除去表面杂质，置于洁净处晾干；
[0018](2)涂胶和前烘：进行旋凃负光刻胶后，水平置于80
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90℃加热板上0.5
‑
2h烘干；让光刻胶中的溶剂挥发，以增强光刻胶与硅片之间的黏附力；
[0019](3)曝光和显影：将特定形状的菲林片置于上述步骤(2)得到的涂胶和前烘后的硅基片上，进行曝光后，采用显影液浸泡，显影后放置于130
‑
160℃，优选150℃加热板上烘烤5
‑
20min，优选10min；
[0020](4)浇铸PDMS：将PDMS的A胶与B胶混合均匀，与上述步骤(3)得到的曝光和显影烘
干后的硅基片置于同一培养皿中，抽真空，除去PDMS中的气泡，置于80
‑
90℃烘箱内0.5
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2h固化；
[0021](5)剥离PDMS：切除PDMS，从硅基片上完全剥离，打孔制作入口与出口，得到PDMS腔道；
[0022](6)取干净的透明材料，与所述步骤(5)得到的PDMS腔道进行等离子处理后，将PDMS腔道的腔道端向下黏贴在透明材料上，在70
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90℃，优选80℃烘箱中烘烤至过夜。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于细胞融合的声微流控系统，其特征在于所述声微流控系统包括信号发生器、功率放大器、PDMS腔道、微量注射泵、管道、EP管、细胞回收容器、体波换能器/声表面波换能器；所述PDMS腔道的侧壁/底部具有等同且交错排列的微孔结构。2.如权利要求1所述的一种用于细胞融合的声微流控系统，其特征在于所述PDMS腔道嵌合在干净的透明材料上，优选透明材料包括载玻片、盖玻片或铌酸锂，所述PDMS腔道的微孔结构的形状包括圆形、椭圆形或方形，所述PDMS腔道平行排列一个或多个。3.如权利要求1所述的一种用于细胞融合的声微流控系统，其特征在于所述细胞融合包括同源/非同源细胞融合，所述细胞的数量包括两个或多个，所述细胞融合是通过共振微泡阵列或控制输入信号的能量实现的。4.如权利要求1或2任一所述的PDMS腔道的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)预处理：取硅基片，除去表面杂质，置于洁净处晾干；(2)涂胶和前烘：进行旋凃负光刻胶后，水平置于80
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90℃加热板上0.5
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2h烘干；(3)曝光和显影：将特定形状的菲林片置于上述步骤(2)得到的涂胶和前烘后的硅基片上，进行曝光后，采用显影液浸泡，显影后放置于130
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160℃，优选150℃加热板上烘烤5
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20min，优选10min；(4)浇铸PDMS：将PDMS的A胶与B胶混合均匀，与上述步骤(3)得到的曝光和显影烘干后的硅基片置于同一培养皿中，抽真空，除去PDMS中的气泡，置于80
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90℃烘箱内0.5
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2h固化；(5)剥离PDMS：切除PDMS，从硅基片上完全剥离，打孔制作入口与出口，得到PDMS腔道；(6)取干净的透明材料，与所述步骤(5)得到的PDMS腔道进行等离子处理后，将PDMS腔道的腔道端向下...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟龙，刘秀芳，郑海荣，牛丽丽，荣宁，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：