[发明专利]功能化光学透镜和制造方法

说明书

本发明提供一种光学透镜，其具有包覆有换能器的光学透明表面，所述换能器适于激励样品中的激励信号，其中，所述光学透镜适于实现来自所述光学透明表面的一侧的光源和来自所述光学透明表面的另一侧的换能器和样品之间的光学通信，以便使所述光源能够进行光学操作以在激励过程期间同时地获取换能器和样品二者。本发明也提供一种光学透镜的制造方法。

技术领域

本发明涉及一种用来观察生物样品的光学透镜，更具体地涉及在其上具有换能器的功能化的光学透镜和制造所述功能化的光学透镜的方法。

背景技术

电穿孔过程是一种分子生物技术，其中，电场被施加到细胞以增强细胞膜渗透性，允许化合物、药物或脱氧核糖核酸(称为DNA)引入到细胞中。电穿孔(也称为电通透)是用来将分子引入到体内细胞中和体外测定的物理方法。它由产生纳米尺度级别的小孔组成，该小孔在细胞膜上通过施加受控制的电场而生成。在分子生物学中，电穿孔的过程经常用于通过引入新的编码DNA而转变细菌、酵母或原生质体。电穿孔也高效地用来将外来基因引入组织培养细胞。该过程具体地可用于各种用途，诸如肿瘤治疗、基因治疗以及基于细胞的治疗。

常规电穿孔技术主要由首先将细胞与它们的自然介质隔离和随后将细胞浸没在传导性介质中和使细胞暴露到电场组成。虽然单个细胞的电穿孔允许研究细胞操纵的新方法(这可能有利于根据特定细胞的形态和被施加的电场的配置而改善这些特定细胞的响应)，但这个过程的效率是低的，这是由于大多数单个细胞当从它们的自然环境被移除时死亡。除了这个高的细胞死亡率和低的效率外，目前方法需要大量样品试剂和较长时间来重复该测试以便发现最佳条件。此外，常规电穿孔方法不能与实时监测技术容易地集成，该实时监测技术用来直接可视化细胞/样品发生的情况，这对于研究细胞内的化学物质或药物探针的吸收机理是非常有用的。

只有在存在于细胞周围的电场不超过阈值电场的情况下，电穿孔过程才是非侵入式方法。但因电场依赖于多个因素，电场阈值非常难控制。所述因素包括几何结构(电极间距离，每一电极的宽、长和厚度)和材料性质(电极表面粗糙度和传导性)，电条件(被施加的电压的幅值、脉冲率和脉冲持续时间)。而且电场取决于生物化学条件(培养介质的电性质，活细胞的类型和所用的转染分子)。

电穿孔过程可能需要其它类型的装置，其用于感测生物化学微环境条件(例如，pH值、传导性、介电性质)和用于电磁、电泳和双向电泳操纵目的(使用被实现在光学透镜的表面上的电极或线圈)。

由于目前缺点(包括低效率、高细胞死亡率以及上文强调的其它困难)，仍然需要一种系统，其具有优化电穿孔过程(包括电和生物化学条件的优化)的能力以增进转染的效率且保证高细胞存活率。另外，仍然需要一种系统和方法，其能够激励这些条件并且在这个过程期间通过激励过程的直接可视化而实时地监测细胞的活动。

发明内容

作为本发明的第一方面，提供一种光学透镜，其具有包覆有换能器的光学透明表面，换能器适于激励样品中的激励信号。光学透镜适于实现来自光学透明表面的一侧的光源和来自表面的另一侧的换能器和样品之间的光学通信，以便使光源能够进行光学操作以在激励过程期间同时地获取换能器和样品二者。

在一个实施例中，光学透镜是显微镜物镜且光源是显微镜。

光学透镜可以是适于机械地联接到显微镜物镜的透镜盖，并且光源可以是显微镜。

优选地，样品和换能器具有微观尺度，并且激励和光学操作以微观尺度进行。

优选地，光学操作包括在激励过程期间观察、监测或记录换能器和样品的图像。

优选地，光学透明表面由玻璃、硅或聚合物组成。

在一个实施例中，换能器包括微电极阵列且激励信号是电信号。

优选地，样品包括一个或更多个活细胞以便通过电信号的激励在一个或更多个活细胞中进行电穿孔。