[发明专利]一种具有纳米孔和微流道结构的生物芯片及其制备方法

说明书

本发明提供了一种具有纳米孔和微流道结构的生物芯片及其制备方法，该生物芯片利用纳米孔构成的通道结构可以精准聚焦电场于细胞表面，使细胞膜表面可逆地打开与纳米孔直径相当的亲水性通道，再通过第一电极和第二电极加速药物分子通过介电泳的方式进入细胞，然后细胞通过自身的修复实现细胞膜开孔的闭合，从而实现高效、安全、精准可控的活细胞大分子递送及转染；并且基于盖板与基底封装形成的微流道，一方面可以确保细胞在微流道内部的流动和分布，另一方面还可以确保细胞能够产生足够的形变和基底上的纳米孔紧密贴合。

技术领域

本发明涉及生物芯片技术领域，更具体地说，涉及一种具有纳米孔和微流道结构的生物芯片及其制备方法。

背景技术

细胞具有复杂的微观结构，并携带有重要的遗传信息，细胞内的转染和药物递送为细胞治疗、基因组编辑和生物合成等各种研究提供了有效的工具，传统的大尺度给药系统存在着诸如细胞存活率低，对细胞毒副作用大和均匀性差等各种问题，而基于细胞层面的精准操控可以有效的减小对细胞的损伤，同时针对单细胞维度的靶向给药可以提高效率和一致性。

在细胞的核酸递送载体系统中，分别有病毒载体、化学载体、外泌体载体和物理载体等；其中，病毒载体具有适用范围广、高通量和可整合到基因组稳定转染的特点，最常用于细胞与基因治疗，对于细胞基因治疗(Contract Development And ManufacturingOrganization，简称CDMO)而言，病毒载体是当下被验证最为充分的技术路线，不过病毒载体也存在很多缺点和不足，例如天然的免疫机制、脱靶等毒副作用、以及高昂的成本等；化学载体主要以脂质纳米粒(Lipid Nanoparticle，简称LNP)为主，其特点是工艺成熟，包裹释放效率高，不过其缺点是工艺成本高，且核心技术被不少公司掌握，同时其仅能递送小片段长度的核酸药物；外泌体载体为人体细胞内源产生的囊泡，是细胞通讯的核心，具有治疗潜力，近年来作为基因分子药物的递送载体受到广泛关注，其优点是可以承载DNA、RNA和蛋白质等多种功能分子，免疫原性低和功能活性高，其缺点是生产工艺极其复杂，且外泌体工程化修饰困难。

针对细胞的递送的物理载体，目前行业内的主要方法是基于传统电击杯的电转，此方法需要将所要处理的目标细胞、细胞培养液、特定配方的电转液、以及所要递送的物质全部混合在一起，然后将此细胞混合液加入到电击杯中，对电击杯施加特定的高压电场，此高压电场随机性地对细胞混合液中的大量细胞进行处理，整体而言，该传统电转方法简单直接，但存在转染过程随机、转染效率很低、细胞损伤大等缺点。

发明内容

有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种具有纳米孔和微流道结构的生物芯片及其制备方法，技术方案如下：

一种具有纳米孔和微流道结构的生物芯片，所述生物芯片包括：

基底，所述基底具有第一区域和待形成芯片的第二区域，所述第一区域具有多个纳米孔；

与所述基底相对设置的盖板，所述盖板与所述基底之间形成微流道，所述微流道包括第一微流道区域和第二微流道区域，所述第一微流道区域的尺寸大于所述第二微流道区域的尺寸；

位于所述纳米孔远离所述微流道一侧的第一电极，以及位于所述微流道远离所述基底一侧的第二电极；

其中，细胞从所述第一微流道区域指向所述第二微流道区域的方向流动。

优选的，在上述生物芯片中，多个所述纳米孔点阵排布。

优选的，在上述生物芯片中，所述基底为硅材料基底；所述盖板为玻璃盖板。

优选的，在上述生物芯片中，所述第二区域的背面具有第一加强筋和第二加强筋；

所述第一加强筋沿第一方向延伸，且沿第二方向依次排布；

所述第二加强筋沿所述第二方向延伸，且沿所述第一方向依次排布；