[實用新型]一種基于微流控芯片細胞轉染的裝置

有效

• 申請號: 202220085647.9
• 申請日: 2022-01-13
• 公開（公告）號: CN216738366U
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 尹秀山
• 申請（專利權）人: 鯤石生物科技（深圳）有限公司
• 主分類號: C12M1/36
• 分類號: C12M1/36;C12M1/00;C12M1/24;B01L3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型屬于生物轉染裝置技術領域，尤其為一種基于微流控芯片細胞轉染的裝置，所述軸承座的上端轉動安裝有傳動軸，所述步進電機輸出軸通過聯軸器與傳動軸連接，所述傳動軸異于聯軸器的端部安裝有聚氨酯包膠滾輪，所述聚氨酯包膠滾輪的側下方設置有微流控芯片，所述微流控芯片安裝在芯片夾持座的上表面，所述芯片夾持座安裝在手動滑臺的驅動端上；同時微流控芯片安裝在芯片夾持座的上表面，芯片夾持座安裝在手動滑臺的驅動端，便于手動滑臺的驅動端帶著芯片夾持座移動，同時便于芯片夾持座對微流控芯片進行支撐，便于聚氨酯包膠滾輪側下方的微流控芯片移入聚氨酯包膠滾輪的正下方，從而增加了細胞微流控轉染的便捷性。

技術領域

本實用新型屬于生物轉染的裝置技術領域，具體涉及一種基于微流控芯片細胞轉染的裝置。

背景技術

生物學、醫學、藥物研究和其他領域的許多應用都涉及將遺傳物質引入細胞的技術。當應用細菌或非動物真核細胞(包括植物細胞)時，經常使用術語“轉化”。

“轉染”幾乎總是指真核細胞的研究，而“轉導”通常適用于病毒介導的基因轉移到真核細胞中。

微流控技術是指研究人員可以通過精妙的結構設計和先進微電子工藝以期達到對單個細胞進行力學、電學等物理加載。微尺度的電極技術、剪切力加載和局域加熱技術與微流控技術相結合都能夠用來使單個細胞膜產生暫時性通孔。

細胞內輸運是將諸如基因、蛋白和生物大分子等納米尺度外源性物質轉染到目標細胞的胞體內并成功表達的過程。細胞轉染是指將外源分子如DNA，RNA等導入真核細胞的技術，是基因編輯、細胞治療、再生醫學和眾多細胞研究領域的重要組成環節。結合了微流控技術的細胞轉染技術相較于宏觀的細胞轉染技術具有明顯的優勢：可以對單細胞進行操縱并實現穿孔、同時可以在微觀層面研究細胞膜穿孔的力學機理、并且可以實現目標細胞高活性等。

機械擠壓指的是當細胞通過大約為其直徑一半大小的微流控機械流道時，細胞會產生大的形變并在細胞膜上產生大量通孔，當細胞受到微流道側壁擠壓后會產生細胞膜上暫時性通孔，外源物質如蛋白、核酸、量子點、碳納米管和其他納米材料都能穿過細胞膜上通孔進入到目標細胞體內，基于機械擠壓的轉染方法最大的特點是器件簡單，不需要其他的能量來源，細胞膜的暫時性通孔是由流體通過微流道側壁與細胞進行相互擠壓產生，然而機械擠壓方法存在兩個很大的弊端：轉染效率與細胞大小及變形力有關，這意味著對于固定寬度的微流道只適用于特定大小或者變形力的細胞，對于體積偏大的細胞會直接裂解造成細胞死亡；而對于體積偏小的細胞又無法產生足夠的細胞膜變形以產生通孔，因此對于不同尺寸的細胞，需要設計不同的大小和形狀的微流道機械結構來達到較高的轉染效率，對大分子的納米外源物質的轉染效率低下，這是由于機械擠壓方法對細胞的剪切作用時間在數百毫秒量級，可被看成準靜態剪切拉伸；經典的微管吸允法實驗(即準靜態拉伸)證明紅細胞膜的極限臨界應變值為2-4％，較小的細胞膜形變無法產生更大的細胞膜通孔，因此對大分子質量的外源物質的轉染效率很低。

對于傳統的機械擠壓細胞轉染技術而言，只能通過加大流體壓力或者減少微流道的寬度來使得細胞膜的變形增大。而相較于準靜態拉伸，瞬態的沖擊拉伸可以使細胞膜發生更大的形變而不影響細胞的活性。

通過電穿孔對細胞進行的基因修飾是使用比色杯進行的批量處理。不太普遍的，可能采用批量配置的一些缺少自動化功能的商業設備。例如，現有的電穿孔過程通常使用專門的低電導率緩沖液，這可能會對細胞活力產生負面影響，尤其是在長時間暴露的情況下。因此，批量加工需要若干緩沖液更換和清洗步驟，這使得該方法耗費大量人力，并且難以擴大規模以滿足不斷增長的大批量生產需求。

手動洗滌和/或過濾步驟也很慢，因此細胞仍會暴露在電穿孔緩沖液中達數分鐘至約一小時的時間。這些步驟通常與細胞流失(細胞回收率低)有關。

隨著細胞療法趨向于使用同種異體而非自體細胞來源進行大規模生產，使用批量方法對細胞療法進行生物處理變得越來越棘手。

實用新型內容