[發(fā)明專利]功能化光學(xué)透鏡和制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810571323.4
• 申請(qǐng)日: 2018-06-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109001113B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: E·G·扎德?tīng)?/a>;F·阿瓦德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國(guó)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/01
• 分類號(hào): G01N21/01;G02B3/00
• 代理公司: 中國(guó)貿(mào)促會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 11038
• 代理人: 王初

本發(fā)明提供一種光學(xué)透鏡，其具有包覆有換能器的光學(xué)透明表面，所述換能器適于激勵(lì)樣品中的激勵(lì)信號(hào)，其中，所述光學(xué)透鏡適于實(shí)現(xiàn)來(lái)自所述光學(xué)透明表面的一側(cè)的光源和來(lái)自所述光學(xué)透明表面的另一側(cè)的換能器和樣品之間的光學(xué)通信，以便使所述光源能夠進(jìn)行光學(xué)操作以在激勵(lì)過(guò)程期間同時(shí)地獲取換能器和樣品二者。本發(fā)明也提供一種光學(xué)透鏡的制造方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用來(lái)觀察生物樣品的光學(xué)透鏡，更具體地涉及在其上具有換能器的功能化的光學(xué)透鏡和制造所述功能化的光學(xué)透鏡的方法。

背景技術(shù)

電穿孔過(guò)程是一種分子生物技術(shù)，其中，電場(chǎng)被施加到細(xì)胞以增強(qiáng)細(xì)胞膜滲透性，允許化合物、藥物或脫氧核糖核酸(稱為DNA)引入到細(xì)胞中。電穿孔(也稱為電通透)是用來(lái)將分子引入到體內(nèi)細(xì)胞中和體外測(cè)定的物理方法。它由產(chǎn)生納米尺度級(jí)別的小孔組成，該小孔在細(xì)胞膜上通過(guò)施加受控制的電場(chǎng)而生成。在分子生物學(xué)中，電穿孔的過(guò)程經(jīng)常用于通過(guò)引入新的編碼DNA而轉(zhuǎn)變細(xì)菌、酵母或原生質(zhì)體。電穿孔也高效地用來(lái)將外來(lái)基因引入組織培養(yǎng)細(xì)胞。該過(guò)程具體地可用于各種用途，諸如腫瘤治療、基因治療以及基于細(xì)胞的治療。

常規(guī)電穿孔技術(shù)主要由首先將細(xì)胞與它們的自然介質(zhì)隔離和隨后將細(xì)胞浸沒(méi)在傳導(dǎo)性介質(zhì)中和使細(xì)胞暴露到電場(chǎng)組成。雖然單個(gè)細(xì)胞的電穿孔允許研究細(xì)胞操縱的新方法(這可能有利于根據(jù)特定細(xì)胞的形態(tài)和被施加的電場(chǎng)的配置而改善這些特定細(xì)胞的響應(yīng))，但這個(gè)過(guò)程的效率是低的，這是由于大多數(shù)單個(gè)細(xì)胞當(dāng)從它們的自然環(huán)境被移除時(shí)死亡。除了這個(gè)高的細(xì)胞死亡率和低的效率外，目前方法需要大量樣品試劑和較長(zhǎng)時(shí)間來(lái)重復(fù)該測(cè)試以便發(fā)現(xiàn)最佳條件。此外，常規(guī)電穿孔方法不能與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)容易地集成，該實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)用來(lái)直接可視化細(xì)胞/樣品發(fā)生的情況，這對(duì)于研究細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)或藥物探針的吸收機(jī)理是非常有用的。

只有在存在于細(xì)胞周圍的電場(chǎng)不超過(guò)閾值電場(chǎng)的情況下，電穿孔過(guò)程才是非侵入式方法。但因電場(chǎng)依賴于多個(gè)因素，電場(chǎng)閾值非常難控制。所述因素包括幾何結(jié)構(gòu)(電極間距離，每一電極的寬、長(zhǎng)和厚度)和材料性質(zhì)(電極表面粗糙度和傳導(dǎo)性)，電條件(被施加的電壓的幅值、脈沖率和脈沖持續(xù)時(shí)間)。而且電場(chǎng)取決于生物化學(xué)條件(培養(yǎng)介質(zhì)的電性質(zhì)，活細(xì)胞的類型和所用的轉(zhuǎn)染分子)。

電穿孔過(guò)程可能需要其它類型的裝置，其用于感測(cè)生物化學(xué)微環(huán)境條件(例如，pH值、傳導(dǎo)性、介電性質(zhì))和用于電磁、電泳和雙向電泳操縱目的(使用被實(shí)現(xiàn)在光學(xué)透鏡的表面上的電極或線圈)。

由于目前缺點(diǎn)(包括低效率、高細(xì)胞死亡率以及上文強(qiáng)調(diào)的其它困難)，仍然需要一種系統(tǒng)，其具有優(yōu)化電穿孔過(guò)程(包括電和生物化學(xué)條件的優(yōu)化)的能力以增進(jìn)轉(zhuǎn)染的效率且保證高細(xì)胞存活率。另外，仍然需要一種系統(tǒng)和方法，其能夠激勵(lì)這些條件并且在這個(gè)過(guò)程期間通過(guò)激勵(lì)過(guò)程的直接可視化而實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)細(xì)胞的活動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容

作為本發(fā)明的第一方面，提供一種光學(xué)透鏡，其具有包覆有換能器的光學(xué)透明表面，換能器適于激勵(lì)樣品中的激勵(lì)信號(hào)。光學(xué)透鏡適于實(shí)現(xiàn)來(lái)自光學(xué)透明表面的一側(cè)的光源和來(lái)自表面的另一側(cè)的換能器和樣品之間的光學(xué)通信，以便使光源能夠進(jìn)行光學(xué)操作以在激勵(lì)過(guò)程期間同時(shí)地獲取換能器和樣品二者。

在一個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)透鏡是顯微鏡物鏡且光源是顯微鏡。

光學(xué)透鏡可以是適于機(jī)械地聯(lián)接到顯微鏡物鏡的透鏡蓋，并且光源可以是顯微鏡。

優(yōu)選地，樣品和換能器具有微觀尺度，并且激勵(lì)和光學(xué)操作以微觀尺度進(jìn)行。

優(yōu)選地，光學(xué)操作包括在激勵(lì)過(guò)程期間觀察、監(jiān)測(cè)或記錄換能器和樣品的圖像。

優(yōu)選地，光學(xué)透明表面由玻璃、硅或聚合物組成。

在一個(gè)實(shí)施例中，換能器包括微電極陣列且激勵(lì)信號(hào)是電信號(hào)。

優(yōu)選地，樣品包括一個(gè)或更多個(gè)活細(xì)胞以便通過(guò)電信號(hào)的激勵(lì)在一個(gè)或更多個(gè)活細(xì)胞中進(jìn)行電穿孔。