[发明专利]一种细胞原位电穿孔装置及使用方法

说明书

本发明涉及一种细胞原位电穿孔装置及使用方法，其特征在于，该电穿孔装置包括基板及至少两个电极对，其中，每一所述电极对均包括交叉设置的第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极为阴阳极相对设置；所述基板上固定设置所述电极对，相邻两所述电极对的第一电极和第二电极相互嵌套设置，所述电极对均电连接一外部电脉冲发生器，所述电脉冲发生器通过空间编码方式向所述电极对依次施加电脉冲；所述基板底部两端分别向内延伸设置一凸起结构；所述凸起结构使得所述电穿孔装置支撑在培养皿底部的细胞上方，使所述电极对正对细胞进行电穿孔，本发明可以广泛应用于细胞生物学实验研究中。

技术领域

本发明是关于一种细胞原位电穿孔装置及使用方法，属于电穿孔领域。

背景技术

电穿孔是一种通过施加外部脉冲电场使细胞膜产生跨膜电压，当细胞跨膜电压超过一定阈值后，细胞膜表面形成可恢复的微孔从而将外源物质导入细胞的一项细胞转染或细菌转化的方法。电穿孔具有无细胞毒性、成本低和转染效率较高等优点，目前电穿孔已经广泛应用于生物学研究，现有的绝大多数商用化电穿孔仪均采用的是平行电极来穿孔电极之间细胞的方案，如将细胞放置在相距几毫米的平行电极之间或使细胞在平行电极之间流过，但是都存在一个共同问题，即只能处理悬浮状态的细胞，若转染贴壁细胞则需要将细胞消化重悬到电穿孔缓冲液中，这种方案不仅操作繁琐，而且消化细胞对贴壁细胞的活性也有影响，尤其是对原代细胞。

针对传统方法中贴壁细胞需要消化才能电穿孔的不足，现有技术公开了一种微电极阵列芯片来原位转染贴壁生长的细胞，在多培养皿底部布置插指电极，然后将细胞直接培养在培养皿底部，直接通过培养皿底部的电极施加电脉冲从而将电极上方及电极间隙区域的细胞转染，但这些电极往往需要采用昂贵的微加工技术制作，且细胞和电极直接接触，电极上和电极附近的细胞会受到电解水产生的热量及pH值改变等伤害，且电场分布显著不均匀，会进一步影响细胞转染效果。

为避免细胞直接接触电极或离电极很近受到的伤害，Garcia-Sanchez等人开发出一款采用PCB作为电极的非接触式原位电穿孔的装置，电极悬于细胞上方跟细胞不直接接触从而避免电穿孔时水电解等带来的伤害，然而该方法仍然存在电场分布不均匀的问题，无法对贴壁生长的细胞实现高效均匀的电穿孔转染。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种可以实现细胞高效均匀转染的细胞原位电穿孔装置及使用方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种细胞原位电穿孔装置，其特征在于，该电穿孔装置包括基板及至少两个电极对，其中，每一所述电极对均包括交叉设置的第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极为阴阳极相对设置；所述基板上固定设置所述电极对，相邻两所述电极对的第一电极和第二电极相互嵌套设置，所述电极对均电连接一外部电脉冲发生器，所述电脉冲发生器通过空间编码方式向所述电极对依次施加电脉冲；所述基板底部两端分别向内延伸设置一凸起结构；所述凸起结构使得所述电穿孔装置支撑在培养皿底部的细胞上方，使所述电极对正对细胞进行电穿孔。

优选地，所述基板采用绝缘材料进行制作，绝缘材料为玻璃材料、绝缘高分子聚合物材料或印刷电路板。

优选地，所述第一电极和第二电极均采用插指电极，所述插指电极采用金属或导电聚合物材料。

优选地，所述第一电极和第二电极均采用电极阵列，每一所述电极阵列均包括一外框、两个以上的导线和两个以上的电极；每一所述外框的一端均平行设置两个以上的所述导线的一端，每一所述导线上均串联设置一个以上的所述电极。

优选地，所述电极采用圆形、方形或矩形的平面电极。

优选地，或当所述基板采用印刷电路板时，所述电极采用圆形、方形或矩形的平面电极，所述电极为印刷电路板的通孔或焊盘。

优选地，每一所述第一电极和第二电极的插指宽度均为150微米，相邻插指之间的间隙距离均为250微米，所述电极对和培养皿底部的间距均为400微米。