[发明专利]一种流式电穿孔装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于细胞电穿孔的装置，特别是涉及一种流式电穿孔装置。

背景技术

自从二十世纪七十年代早期开始，电穿孔就被应用于将分子插入动物或植物细胞内。研究者证实，当细胞暴露于瞬时高压脉冲电场中时，由高压电场造成的细胞膜局部破裂会使细胞膜通透性升高，从而在细胞膜表面会形成通道，这些通道被称为电孔洞(electropore)。这些通道存在时间虽然短暂，但足以满足大分子物质如蛋白质或质粒DNA的进入或是流出。虽然细胞能够耐受在高电压下这些通道的形成，但是如果高压脉冲电压过高，或者电场持续时间过长，或者高压脉冲电场次数过多，在形成这些通道的同时，也会使细胞致死。

初期用于电穿孔的是用两个平行板电极，分别固定在容器内的两个壁上。将准备进行电穿孔的细胞悬液与希望导入到细胞内的分子混合，加入到电穿孔容器内，将其置于两个电极之间。为了提高细胞电穿孔的效果，在电极上施加一次或多次瞬时高电压脉冲，从而对电极之间的细胞悬液施以高压电场脉冲。然而由于平行板电极的间距较大，所需要的电压通常高达几百甚至数千伏，带来安全性及可靠性的问题，而且不可避免的会产生阴极效应，对细胞产生巨大伤害。后来出现的平面电极，虽然减小了电极间距，可以在较低电压下产生同等的电场强度并带来不错的电穿孔效果，但每次处理的细胞量小，完全不适合高通量的实验操作。

市场上也有采用立体式电极的电穿孔仪器，但多用于肿瘤或活体组织等临床方向。该类型的电极数量少，组合简单，有些甚至是使用两根针状作为立体式电极，符合活体组织的需要，容易刺入组织和活体，但难以使用到体外的细胞电穿孔，如悬浮细胞或贴别细胞的实验操作中。

目前市场上最常见的电穿孔容器的容积小，期间需要多次重复操作，虽然这种重复在容器内加样进行电穿孔方法简单方便，但只能满足研究者进行小规模细胞电穿孔的要求，不适合高通量的细胞电穿孔。此方法是不可能保持无菌的，而且无法满足大体积的细胞电穿孔，重复加样也会拖长实际操作的时间，这些问题都不利于实验的完成。

在20世纪80年代，有研究者开始研究用于处理大体积细胞的流式电穿孔实验方法。一般来说，流式电穿孔采用的是改装后的平行板电极，将需要进行电穿孔的细胞悬液持续而稳定地流过两个电极之间，直到整个细胞悬液均进行了电穿孔，从而实现大体积的细胞电穿孔。当细胞悬液稳定流过两个电极之间时，细胞将会暴露在高电场脉冲中，脉冲持续提供且间隔固定。该流式电穿孔方法包含带电极和细胞悬液出入口的电穿孔室，细胞悬液通过出入口与电穿孔室连接。但根据流体力学规律，流体通过平行板之间的通道时，通道中间与四周的流体有一定的速度差异，通道中间的流速要大于通道周围的流速，通道尺度越小，流速越大，这种效应也越明显。流体的这种效应会引入剪切力，会对细胞造成损伤，也是不利于电穿孔的实验流程。从实验通量来讲，希望平行板之间的体积越大越好，这可以通过增大电极间距实现；从施加的电压来讲，希望平行板之间的间距越小越好，可以降低脉冲电压，减小阴极效应；从流体力学的规律来讲，又不希望间距过小，需要将流体的剪切力小于足以损伤细胞的量级。因此用平行板来设计流式电穿孔室虽然比较简单的，但也会有诸多限制。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种流式电穿孔装置，该装置结构简单、易于加工制造。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种流式电穿孔装置，包括立体电极装置和流式电穿孔室，所述立体电极装置包括电极阵列和电极固定组件上，所述电极阵列固定在所述电极固定组件，所述流式电穿孔室包括腔体、入口、出口和开口，所述入口、所述出口和所述开口位于所述腔体上，所述电极阵列通过所述开口插入在所述腔体内。

在本发明一个较佳实施例中，所述电极阵列包括多个电极，所述多个电极为细长结构的导电材料。

在本发明一个较佳实施例中，所述电极阵列中的多个电极按正多边形排列，所述电极阵列中相邻的两个电极之间的距离相等。

在本发明一个较佳实施例中，所述电极阵列的形状为由若干等边三角形组成的正六边形，所述电极位于所述等边三角形的顶点上。

在本发明一个较佳实施例中，所述流式电穿孔室为圆形或多边形。

本发明的有益效果是：本发明的流式电穿孔装置，该装置可以实现高通量的细胞处理，又可以在较低电压条件下工作，避免液体流动带来的影响对细胞的伤害，减少电压脉冲引起的热量和阴极效应带来的影响，能够保持封闭的无菌环境，保证绝大部分细胞悬液都被施加了最佳次数的电场脉冲。

附图说明