[发明专利]一种流式电穿孔装置及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种流式电穿孔装置，更具体而言，本发明涉及一种高效地利用流式电穿孔装置进行电穿孔的系统。

背景技术

细胞膜是包围在细胞外周的一层薄膜，是细胞与外界进行选择性物质交换的通透性屏障。细胞膜是细胞成为一个独立的生命单位，并拥有一个相对稳定的内环境。周围环境中的一些物质可以通过细胞膜，其它的物质则不行。细胞可以通过细胞膜从周围环境摄取养料，排出代谢产物，使物质的转运达到平衡状态。所以，细胞膜的基本功能就是维持细胞内微环境的相对稳定并有选择地与外界环境进行物质交换。

研究发现，如果对细胞施加一定强度的电刺激并持续一段时间，就可以诱导细胞膜上产生一些微孔，使细胞的通透性增强，所谓细胞电穿孔(Electroporation)就是指细胞在外加脉冲电场的作用下，细胞膜脂双层上形成瞬时微孔的生物物理过程(Waver J.C.“Electroporation：A dramatic，nothermal electric field phenomenon”1992)。当细胞膜发生电穿孔时，其通透性和膜电导会瞬时增大，使亲水分子、DNA、蛋白质、病毒颗粒、药物颗粒等正常情况下不能通过细胞膜的分子得以进入细胞。在短时间内撤除电刺激后，细胞膜可以自我恢复，重新成为选择性通透屏障。与传统的化学穿孔和病毒穿孔相比，由于电穿孔具有无化学污染、不会对细胞造成永久性损伤、效率较高等优点，在生物物理学、分子生物学、临床医学等领域有着广阔的应用前景。

虽然电穿孔作用的机理并不完全清楚，但在本文中细胞电穿孔是公知的，包括细胞膜脂双层的破裂，导致在膜上形成暂时性的微孔，允许外源性分子通过扩散进入细胞。

现有技术中，主要有三类方法来完成细胞电穿孔的过程：

1将细胞放置于一对相距数毫米至数厘米的平行电极之间。使细胞在电极之间的电场中受到电刺激，以实现电穿孔的目的。(例如，美国专利U.S.Pat.5389069)

2使用微型针状电极扎入组织或细胞中对细胞进行电击，达到电穿孔的目的。(例如，美国专利U.S.Pat.5389069；中国专利申请，公开号CN 101020892A)

3将一个腔室放置在一对平行电极之间，使得细胞的悬浮溶液在腔室中流动的同时受到电击。(例如，美国专利U.S.Pat.6773669；中国专利申请，公开号：CN 1195997A)在现有技术中公开的电穿孔设备及方法大部分不适用于处理大量的样品，也不适用于连续处理样品。也就是说，现有技术中得到的电穿孔室均是“静态”工作的，即：在电穿孔室处理完一批样品以后，需要对电穿孔室进行清洗、重新培养细胞等处理，才能继续下一批样品处理。在公开的技术中，电穿孔常常是在一次性单室试管中进行的，其用于电穿孔的最大容量通常为1毫升。在需要处理大量样品的场合中，这种技术冗长乏味，劳动强度大。研究人员在此基础上，发明了多个电穿孔腔并联的形式，这种技术有其优点，但却不能根本解决难以实现快速处理大量样品的困难。

在需要电穿孔处理大量样品时，也可采用一种半连续流式系统(Flow through system)(例如，美国专利U.S.Pat.5676646)，在此系统中，需要电传孔的样品被注入电穿孔室，并且施加电脉冲穿孔。然后，将该电穿孔室抽空并根据需要重新注入多次以对大量细胞进行电穿孔。在这种系统中，由于电极之间的距离通常在10毫米左右，远远大于细胞的典型尺度(10微米)，所以难以精确控制实际施加在细胞上的电场。同时，在两个平板电极产生的电场中，电场E＝V/D(V为施加在两极板之间的电压，D为两极板之间的距离)，在极板之间的距离D较大(10毫米)的传统流式电穿孔系统中，需要的电压通常高达数千伏特。这给设计供电系统增加了难度，也不利于节能环保。同时，这种系统并不是完全连续工作的，需要对电穿孔室进行加注-电穿孔-抽空-再加注-电穿孔的操作。这种工作方式减低了效率，不能实现真正的高通量操作。

发明内容

本发明克服了上述现有技术中的不足，本发明的目的之一是提供了一种电穿孔芯片，其具有精确控制的电极；本发明的另一目的是提供一种用于电穿孔的多孔板装置，用于处理大量的样品。

为了达到上述的目的，本发明所提供的流式电穿孔装置的技术方案概述如下：

一种流式电穿孔装置，包括：

基板，以及制作在基板上的电极，所述的电极，是交叉布置的，每两个电极为一对，每对电极包括相对设置的阳极和阴极；

置于电极之上的限制流体流动的通道；所述通道上方制作有流体入口及出口的顶盖。

所述通道由绝缘材料制成。