[发明专利]均匀处理粘壁细胞的方法和装置

说明书

发明背景 

本发明涉及一种对粘壁细胞施加至少一个电场的方法。在该方法中，采用至少三个电极时，通过对至少两个有源电极施加电压产生所述的电场。本发明还涉及一种包括至少三个电极的装置，所述电极通过至少一个开关装置与至少有一个电压源相连。本发明也涉及一种与至少两个电极组件接触的装置，所述电极组件各自包括至少两个电极，所述至少两个电极组件具有不同的尺寸，并且所述装置具有可用来与电极组件的电极形成电接触的接触元件。 

技术现状 

对活细胞施加电场或电压脉冲的方式称作电穿孔或电转染，多年以来就将其应用于各种不同状态下的细胞。悬浮在缓冲液中的单细胞在培养皿中的粘壁状态下通常粘附在塑料容器的底部上，体内细胞通常在组织复合体中嵌入到细胞外基质之中。进行电穿孔时原则上可通过瞬间电流从与细胞相配的缓冲液或者细胞培养基中将外源分子送入细胞之中，通过电压脉冲或者由此产生的电场和电流的作用使得外源分子可以透过细胞膜。细胞悬液通常位于比色皿之中，这是一种细窄开口的容器，其样品室在侧壁中有两个相对而置、用于施加电压的近似平行的电极。生物活性分子首先通过细胞膜中瞬间出现的“微孔”进入细胞质之中，这些分子有时已经可以在细胞质中发挥其待研究的功能，然后在一定条件下也会进入细胞核之中。除此之外，瞬间施加强电场也就是电流密度很高的短电压脉冲，还可以融合细胞、细胞衍生物、亚细胞颗粒和/或者囊泡。当采用这种电融合方式时，例如首先通过不均匀的交变电场使得细胞膜紧密接触，随后施加电场脉冲使得部分膜相互作用最终融合。可以将与电穿孔装置类似的装置用于电融合。除此之外，通过施加电场也能以改变其特性的方式刺激活细胞。 

例如WO 2005/056788 A1公开了一种用于电穿孔的方法，按照该方法所述，细胞在位于两个平行电极表面之间的微孔膜上生长。 

US-A-5134070描述了细胞电穿孔的应用和装置，细胞在作为电极的导电表面上生长。从上方使用一个板状的对应电极遮盖培养皿，同时形成一个可以放电的间隙。 

WO 2008/104086 A1还公开了一种装置，细胞可在所述装置中共面的电极表面上生长。通过细胞上方的细胞培养基形成电极之间的电接触，两个电极区域被隔离屏障分开，尽管如此该屏障仍然允许在电极之间有一个电解液桥，这些电极例如可以由铟锡氧化物构成，铟锡氧化物是透明半导体，可实现对细胞进行显微分析。 

WO 2009/131972 A1公开了一种对附着生长在圆形盘状板上的细胞进行分析的装置。该装置具有两个相互平行的电极，其中一个电极位于外侧圆柱体的凹面上，另一个电极位于内侧圆柱体的凸面上。 

US 2009/0305380 A1还公开了一种对固定在固定面上的细胞进行电穿孔的装置，通过在固定面上方的表面上紧密相邻的电极对阵列产生施加给细胞的电场。通过镀在表面上的迹线构成电极。电极对的两个电极适当紧密相邻排列，从而在两个电极之间极小的间距之内不可能有一个以上的细胞。 

BTX公司销售一种名为PetriPulser极性交替变化的电极板组件，可以将其垂直放在培养皿中附着生长的细胞上。电极浸没在培养上清液之中，各个电极板之间的间隙均充满培养基。该组件的主要缺点在于，大部分电流会经由细胞上方的无细胞培养基流出。电场仅仅在边缘电场中作用于细胞所在的容器底部上，因此要提供不必要的高电流。pH值变化和高电流必然还会引起很高的细胞死亡率。除此之外，还必须针对持久的电压脉冲将电源设计得非常大，才能提供如此大的电流以及电荷量和功率。此外所涂覆的量还必须适合于电穿孔，并且必须含有充分高浓度的待转染底物，因此底物用量也相当高。这种已知装置的另一个主要缺点在于，自由电极尖端正上方区域中的电场极小。这会导致实际上无法转染或融合位于该区域中的细胞，从而使得利用这种已知装置执行的方法的效率总体上很小。 

本发明的描述 

本发明的任务在于，提供能够利用电场有效均匀处理粘壁细胞的一种方法和一种装置。