[發明專利]植入式在體電轉染裝置

有效

• 申請號: 201110234826.0
• 申請日: 2011-08-16
• 公開（公告）號: CN102277297A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 魯藝;潘建青;王立平
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: C12M1/42
• 分類號: C12M1/42
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 吳平

【技術領域】

本發明涉及醫療器械領域，尤其涉及一種植入式在體電轉染裝置。

【背景技術】

癲癇、帕金森癥、精神分裂癥、神經性厭食、抑郁癥、老年癡呆癥、震顫、痙攣、強迫癥、焦慮癥、腦中風、以及毒癮等眾多的中樞神經系統和精神疾病一直威脅人類健康，困擾人類的正常生活。目前世界范圍內的神經系統和精神疾病患者有約6億人，其中我國約占四分之一。并且隨著社會的老齡化發展以及經濟、環境等多方面因素的影響，這些疾病的患者數量有逐年增加的趨勢，對社會和經濟的發展造成了巨大的障礙。因此，亟需一種方法來深入地研究神經回路的重塑與修復機制，進而揭示和闡明神經系統和精神疾病在細胞回路層面上的發病機理和探討更加有效的臨床調控靶點。光遺傳學技術的出現讓使得上述問題的解決成為可能。

光遺傳學技術是近幾年迅速發展的一項整合了光學、基因工程、電生理以及電子工程的全新的多學科交叉的生物技術，其主要原理是首先采用基因工程技術將光感基因轉入到神經系統中特定類型的細胞中進行表達，使其在細胞膜上形成特殊的離子通道。這些離子通道在不同波長的光照刺激下對不同陰陽離子的通過具有選擇性，造成細胞膜兩側的膜電位發生變化，從而可以通過光纖達到對細胞選擇性地興奮或者抑制的目的。在光調控的同時，通過電極對目標神經元的生理信號的獲取和分析，完成對光調控的監控和回饋。

然而，傳統的對于光感基因在目標神經元中表達所采用的方法主要為攜帶了質粒的腺病毒或者慢病毒在體內的感染。病毒轉染可能會導致細胞增殖能力下降，還可能影響外源基因的結構與功能，產生插入致突變；在長期實際應用中對DNA存在的影響未知，具有潛在的危險。

【發明內容】

基于此，有必要提供一種安全性能較高的植入式在體電轉染裝置，用于對神經系統和精神疾病的發病和治療進行研究。

一種植入式在體電轉染裝置，用于將光敏感的目的基因轉入植入部位的目標細胞中，該電轉染裝置包括中央控制系統、電極系統及注射系統，中央控制系統與電極系統及注射系統相連用于控制電極系統及注射系統，注射系統用于向目標細胞注射目的基因，電極系統產生電脈沖使目的基因轉入目標細胞中并采集植入部位的電生理信號反饋至中央控制系統。

在優選的實施方式中，所述電極系統包括電極單元、固定板及電脈沖波形發生器；所述電極單元固定在所述固定板上；所述電脈沖波形發生器與所述電極單元相連，向所述電極單元發送電脈沖。

在優選的實施方式中，所述電極單元包括至少一個微電極。

在優選的實施方式中，所述微電極包括電極接頭、與所述電極接頭相連的電極頭、以及包裹在電極接頭與電極的連接部分表面的絕緣層，所述電極接頭與所述電脈沖波形發生器相連。

在優選的實施方式中，所述注射系統包括注射控制單元及微流導管；所述微流導管固定在所述固定板上；所述注射控制單元與所述中央控制系統相連，控制目的基因由所述微流導管注入植入部位。

在優選的實施方式中，所述電極單元為包括多個微電極的電極陣列，所述微流導管為金屬材質，所述微電極之間或者微電極與金屬材質的微流導管之間構成電流回路。

在優選的實施方式中，所述電極單元為包括多個微電極的電極陣列，所述微流導管為塑料材質，多個所述微電極之間構成電流回路。

在優選的實施方式中，所述電極單元包括一個微電極，所述微流導管為金屬材質，所述微電極與所述微流導管之間構成電流回路。

在優選的實施方式中，還包括用于對目標細胞進行光刺激調控的光調控系統，所述光調控系統與所述中央控制系統相連，接收所述中央調控系統的調控指令對植入部位的目標細胞進行光刺激調控。

在優選的實施方式中，所述光調控系統包括光源、光脈沖波形發生器及光纖單元；所述光脈沖波形發生器與所述光源相連，向所述光纖單元發送激光脈沖；所述光纖單元固定在所述固定板上。

在優選的實施方式中，所述光纖單元包括至少一個光纖。

在優選的實施方式中，所述光纖穿入所述微流導管中，通過所述微流導管伸入至植入部位的組織中；或者所述光纖與所述微流導管緊靠并列設置。

在優選的實施方式中，所述電極頭表面修飾有金屬顆粒、金屬氧化物、水凝膠、導電聚合物、碳材料、多肽及蛋白質中的至少一種修飾材料。

在優選的實施方式中，所述電極頭為針狀、柱狀或盤狀。

在優選的實施方式中，所述固定板為盤狀，所述固定板上開設有固定孔，所述固定板通過所述固定孔固定在植入部位。