[發明專利]一種具有納米孔和微流道結構的生物芯片及其制備方法

在審

• 申請號: 202211389978.2
• 申請日: 2022-11-08
• 公開（公告）號: CN115595262A
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發明（設計）人: 代沖沖;張清洋;常凌乾
• 申請（專利權）人: 北京載愈生物科技有限公司
• 主分類號: C12M1/42
• 分類號: C12M1/42;C12M1/00;B01L3/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 林哲生

本發明提供了一種具有納米孔和微流道結構的生物芯片及其制備方法，該生物芯片利用納米孔構成的通道結構可以精準聚焦電場于細胞表面，使細胞膜表面可逆地打開與納米孔直徑相當的親水性通道，再通過第一電極和第二電極加速藥物分子通過介電泳的方式進入細胞，然后細胞通過自身的修復實現細胞膜開孔的閉合，從而實現高效、安全、精準可控的活細胞大分子遞送及轉染；并且基于蓋板與基底封裝形成的微流道，一方面可以確保細胞在微流道內部的流動和分布，另一方面還可以確保細胞能夠產生足夠的形變和基底上的納米孔緊密貼合。

技術領域

本發明涉及生物芯片技術領域，更具體地說，涉及一種具有納米孔和微流道結構的生物芯片及其制備方法。

背景技術

細胞具有復雜的微觀結構，并攜帶有重要的遺傳信息，細胞內的轉染和藥物遞送為細胞治療、基因組編輯和生物合成等各種研究提供了有效的工具，傳統的大尺度給藥系統存在著諸如細胞存活率低，對細胞毒副作用大和均勻性差等各種問題，而基于細胞層面的精準操控可以有效的減小對細胞的損傷，同時針對單細胞維度的靶向給藥可以提高效率和一致性。

在細胞的核酸遞送載體系統中，分別有病毒載體、化學載體、外泌體載體和物理載體等；其中，病毒載體具有適用范圍廣、高通量和可整合到基因組穩定轉染的特點，最常用于細胞與基因治療，對于細胞基因治療(Contract Development And ManufacturingOrganization，簡稱CDMO)而言，病毒載體是當下被驗證最為充分的技術路線，不過病毒載體也存在很多缺點和不足，例如天然的免疫機制、脫靶等毒副作用、以及高昂的成本等；化學載體主要以脂質納米粒(Lipid Nanoparticle，簡稱LNP)為主，其特點是工藝成熟，包裹釋放效率高，不過其缺點是工藝成本高，且核心技術被不少公司掌握，同時其僅能遞送小片段長度的核酸藥物；外泌體載體為人體細胞內源產生的囊泡，是細胞通訊的核心，具有治療潛力，近年來作為基因分子藥物的遞送載體受到廣泛關注，其優點是可以承載DNA、RNA和蛋白質等多種功能分子，免疫原性低和功能活性高，其缺點是生產工藝極其復雜，且外泌體工程化修飾困難。

針對細胞的遞送的物理載體，目前行業內的主要方法是基于傳統電擊杯的電轉，此方法需要將所要處理的目標細胞、細胞培養液、特定配方的電轉液、以及所要遞送的物質全部混合在一起，然后將此細胞混合液加入到電擊杯中，對電擊杯施加特定的高壓電場，此高壓電場隨機性地對細胞混合液中的大量細胞進行處理，整體而言，該傳統電轉方法簡單直接，但存在轉染過程隨機、轉染效率很低、細胞損傷大等缺點。

發明內容

有鑒于此，為解決上述問題，本發明提供一種具有納米孔和微流道結構的生物芯片及其制備方法，技術方案如下：

一種具有納米孔和微流道結構的生物芯片，所述生物芯片包括：

基底，所述基底具有第一區域和待形成芯片的第二區域，所述第一區域具有多個納米孔；

與所述基底相對設置的蓋板，所述蓋板與所述基底之間形成微流道，所述微流道包括第一微流道區域和第二微流道區域，所述第一微流道區域的尺寸大于所述第二微流道區域的尺寸；

位于所述納米孔遠離所述微流道一側的第一電極，以及位于所述微流道遠離所述基底一側的第二電極；

其中，細胞從所述第一微流道區域指向所述第二微流道區域的方向流動。

優選的，在上述生物芯片中，多個所述納米孔點陣排布。

優選的，在上述生物芯片中，所述基底為硅材料基底；所述蓋板為玻璃蓋板。

優選的，在上述生物芯片中，所述第二區域的背面具有第一加強筋和第二加強筋；

所述第一加強筋沿第一方向延伸，且沿第二方向依次排布；

所述第二加強筋沿所述第二方向延伸，且沿所述第一方向依次排布；