[发明专利]一种基于双侧进样的高通量双凹形捕获配对结构阵列的细胞电融合芯片装置及制备方法

说明书

本发明涉及细胞电融合芯片领域，公开了一种基于双侧进样的高通量双凹形捕获配对结构阵列的细胞电融合芯片装置及制备方法，基于双侧进样的双凹形捕获配对结构阵列的细胞电融合芯片装置，包括从下到上依次设置的电极层和PDMS双侧流场捕获结构层，电极层连接有外细胞电融合仪，PDMS双侧流场捕获结构层包括若干阵列排布的捕获配对结构和通道，捕获配对结构均包括位于中部的配对结构和位于配对结构两侧的捕获结构，两个捕获结构对称设置。本发明能够实现细胞的快速、高效融合。

技术领域

本发明涉及细胞电融合芯片领域，具体涉及一种基于双侧进样的高通量双凹形捕获配对结构阵列的细胞电融合芯片装置及制备方法。

背景技术

电融合技术是上世纪80年代建立起来的一种新型促融合技术。当细胞置于非常高的电场中，细胞膜就变得具有通透性，能让外界的分子扩散进细胞内，这一现象称为电融合，又叫电穿孔。运用这一技术，许多物质，包括DNA、RNA、蛋白质、药物、抗体和荧光探针都能载入细胞。与其他常用的导入外源物质的方法相比，电融合具有很多有点：一、电融合不必象显微注射那样使用玻璃针，不需要技术培训和昂贵的设备，可以一次对成百万的细胞进行注射；二、与用化学物质相比，电融合几乎没有生物或化学副作用；三、因为电融合是一种物理方法，较少依赖细胞类型，因而应用广泛。

尽管细胞电融合技术在育种、杂交研究和细胞克隆方面得到了成功应用，但是还存在一些问题。传统细胞合技术由于依赖于待融合细胞的随机接触，这就造成了同种细胞自融合现象，大大降低了融合的效率，造成了珍贵细胞资源的浪费；而且待融合细胞如果尺寸差异较大，由于跨膜电位的巨大差异最终也会使得融合效率极低。

发明内容

本发明意在提供一种基于双侧进样的高通量双凹形捕获配对结构阵列的细胞电融合芯片装置及制备方法，以解决现有技术中细胞融合技术存在的融合效率低的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于双侧进样的高通量双凹形捕获配对结构阵列的细胞电融合芯片装置，包括从下到上依次设置的电极层和PDMS双侧流场捕获结构层，电极层连接有外细胞电融合仪，PDMS双侧流场捕获结构层包括若干阵列排布的捕获配对结构和通道，捕获配对结构均包括位于中部的配对结构和位于配对结构两侧的捕获结构，两个捕获结构对称设置。

另一方面，本技术方案提供一种基于双侧进样的高通量双凹形捕获配对结构阵列的细胞电融合芯片装置的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、采用湿法刻蚀法加工电极层；

步骤二、构建PDMS双侧流场捕获结构层，利用PDMS多聚物通过软光刻工艺和倒模构建；

步骤三、等离子清洗；

步骤四、键合。

本方案的原理及优点是：实际应用时，针对现有技术中细胞融合(尤其是尺寸差异较大的异源细胞融合)时由于随机接触与膜电位差异导致的融合效率低的现状，发明人聚焦于提高细胞电融合中异源细胞的配对效率，并拟对细胞融合芯片的结构进行革新，开发一种高通量的微流控捕获配对融合芯片。芯片结构拟通过微流控芯片的结构设计，使异源细胞从不同的方向进入结构被捕获，控制异源细胞进行高效配对。本技术方案中，为了实现高效的细胞融合，对电融合芯片结构进行了优化设计，通过对通道结构及捕获结构的升级，当待融合的细胞沿通道进入捕获配对结构内后，电极层通过与外细胞电融合仪形成连接，外界电信号将引入到电极上，相邻的微电极间将形成足够强度的电场，实现芯片内部的细胞的高效电融合。通过流路控制模块可实现细胞的进样、捕获配对和出样。此外，为了实现高通量，本技术方案采用双侧流场的捕获结构，在保证了高通量的前提下提高了异源细胞配对效率。

优选的，作为一种改进，捕获结构由通道侧壁和微柱围成，捕获结构的一端与配对结构连通，捕获结构的另一端设置有内凹的圆弧段。

本技术方案中，通过在捕获结构上设置圆弧段，该圆弧段与微柱配合能够实现细胞的快速捕获，进而实现高效配对。