[發明專利]一種快速實現細胞膜可逆性損傷的裝置及方法

在審

• 申請號: 201910954123.1
• 申請日: 2019-10-09
• 公開（公告）號: CN110835603A
• 公開（公告）日: 2020-02-25
• 發明（設計）人: 王思琪;陳昆濤
• 申請（專利權）人: 遵義醫科大學珠海校區
• 主分類號: C12M3/00
• 分類號: C12M3/00;C12M1/42;C12M1/36;C12M1/34;C12M1/22
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 伍志健

本發明涉及一種快速實現細胞膜可逆性損傷的裝置與方法，用于實現：采集硅烷化培養池的光聲信號，將光聲信號進行濾波及提取峰值處理，將濾波信號發送至計算機裝置進行分析處理；計算機裝置根據特征提取值，與預設的細胞耐受應力數據庫進行對比分析，判定激光能量是否超過培養池細胞的承受閾值；若超過則降低激光能量或者關閉處理，若不超過則增加所述激光發射裝置的激光能量。本發明的有益效果為：大大縮減了系統裝置的運行周期，延展了系統裝置的通用性；采用非接觸、無污染的激光作為泵浦源，可以實現對宿主細胞實現可控、快速、高通量、自動化的可恢復性細胞膜手術。

技術領域

本發明涉及一種快速實現細胞膜可逆性損傷的裝置及方法，屬于計算機及生物醫學領域。

背景技術

隨著科學技術的進步，人類對生命的探索不斷深入，對生命的理解已經步入了細胞及亞細胞層次，越來越多的科學研究希望在不損傷細胞活性(可逆性損傷)的情況下，實現對微小細胞及細胞器的操控，從而促進細胞通訊、干細胞分化、基因療法及胚胎發育等多個學科領域的發展。

現存的利用物理機制實現細胞膜可逆性損傷的方法有聲學方法、熱學方法、磁學方法、電學方法等，但這些方法因為操作復雜、可控性差等問題而在細胞膜可逆性損傷的應用中受限。

目前基于激光技術實現細胞膜可逆性損傷的裝置主要有兩種：一種是通過緊聚焦技術實現泵浦光束在特定細胞膜的靶向定位，利用緊聚焦光束的非線性能量沉積，實現細胞膜的可逆性損傷；第二種是將納米顆粒與宿主細胞進行鰲合，通過靶向能量沉積實現細胞膜的可逆性損傷。上述兩種裝置或系統都存在難以克服的缺點：第一種裝置中泵浦光源模塊需進行緊聚焦光束整形，故此種裝置只能單次處理一個細胞，此外，其聚焦位點不易調控，泵浦激光光輻射密度較高而易造成不可逆損傷，可選光源脈寬十分有限。第二種方法，雖然可以實現高通量的細胞處理速度，但制備宿主細胞膜表面抗體修飾的納米顆粒耗時較長，且宿主細胞與金納米顆粒配比參數、孵化時間及最佳納米顆粒形貌等參數的優化探究及其耗時且工作量巨大。

目前現存的兩種實現細胞膜可逆性損傷的方法由于存在較大的局限性，從而難以有效地、快速地實現細胞膜可逆性損傷。

發明內容

本發明的目的在于至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提供一種快速實現細胞膜可逆性損傷的裝置及方法，該裝置耦合了經硅烷化處理后的特殊細胞培養池模塊，克服了因宿主細胞膜表面受體對納米顆粒的選擇性及受體位點的有限性等問題，以及，對納米顆粒形貌結構、濃度、宿主細胞株、納米顆粒與宿主細胞孵化時間及兩者偶聯方式等多樣參數的選擇限制，大大縮減了系統裝置的運行周期，延展了系統裝置的通用性；本發明裝置耦合了光聲預警反饋模塊，對于超(激光)劑量運行而對細胞膜可能造成非可逆損傷的行為設置紅色警戒提醒；同時本發明裝置采用非接觸、無污染的激光作為泵浦源，可以實現對宿主細胞實現可控、快速、高通量、自動化的可恢復性細胞膜手術，解決了背景技術描述的問題。

本發明的技術方案包括一種快速實現細胞膜可逆性損傷的裝置，該裝置包括激光發射裝置、光聲預警反饋裝置及培養池裝置，其特征在于：所述激光發射裝置用于向所述培養池裝置，以及，根據所述光聲預警反饋裝置下發指令對激光束能量進行后續調控；所述培養池裝置包括可移動平臺和設置于平臺上的培養池，所述可移動平臺用于控制自身進行三維空間位置移動，使所述培養池目標區域位于激光發射裝置發射的泵浦光束焦斑區域；所述光聲預警反饋裝置用于采集并分析所述培養池的特征光聲信號，根據分析結果動態調控所述激光發射裝置發射激光的能量。

根據所述的快速實現細胞膜可逆性損傷的裝置，其中激光發射裝置包括依次連接的泵浦激光光源、擴束透鏡組、衰減片組、偏振片、分光鏡及高倍物鏡，其特征在于：所述泵浦激光光源用于發射泵浦激光，并根據光聲預警反饋裝置下發的指令調控泵浦激光能量的大?。凰鰯U束透鏡組、所述衰減片組、所述偏振片、所述分光鏡及所述高倍物鏡分別用于對所述泵浦激光依次進行擴束、衰減、偏振、分束及聚焦操作。