[发明专利]微流体涡流辅助式电穿孔系统及方法

说明书

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2013年8月7日提交的第13/961,084号美国实用申请案的优先权益， 所述申请案的内容以引用的方式全部并入本文中。

背景技术

将外来分子引入到活细胞及人体组织中的能力对生物学研究及医疗中的各种应用 具有显著的启示。已研发出包含病毒介导、化学、物理及光学途径的数种方法以将外生 分子传递到细胞中。当前，病毒介导途径是基因传递及表达的最有效方式；然而，除了 只能够传递核酸之外，病毒传递系统还伴随着相当多的风险，包含毒性、染色体整合及 免疫原性。病毒途径因此对于要求最小的移植后风险的许多临床及研究应用(例如细胞重 新编程或血统转型的基因疗法及研究)来说并不理想，。

因此，非病毒分子传递技术作为必然的替代已开始获得更多关注。在此类技术当中， 电穿孔由于其将无数类型的分子引入到体外及体内的靶细胞中且不需要潜在地对化学 试剂或病毒进行细胞破坏的能力而被视为有效且强大的技术。电穿孔利用短的高电压脉 冲来瞬间且可逆地在细胞隔膜上产生小孔，所关注的分子探针可穿过小孔而被传递到胞 液中。然而，使用比色皿或微毛细血管的常规电穿孔技术依赖于大批随机分子传递程序， 从而使所述系统不适用于需要精确且个别控制的转移分子剂量的应用。此外，具有大的 细胞直径异质性的样本难以获得实际效率及生存能力，因为瞬间破坏细胞隔膜所需要的 电场强度与细胞大小有很大关系。

微流体的最近进展促进了微观电穿孔技术的发展，允许通过增强细胞生存能力进行 转移分子的单细胞级电穿孔及剂量控制。尽管在增强生存能力的情况下其在产量及分子 传递效率方面的改进是显著的，但单向溢流法方案(大部分当前的微流体电穿孔系统在所 述方案下操作)使当前微流体电穿孔器呈现为不提供多个不同分子且还缺乏良好的剂量 控制。

发明内容

一种系统及方法包含经由连接多个捕捉器的通道将关注细胞传递到所述捕捉器、维 持捕捉器中的涡流以将关注细胞捕捉在捕捉器中、将第一关注分子提供到捕捉器、以及 跨捕捉器提供电场以执行第一关注分子到捕捉器中的关注细胞的电穿孔。

在一个装置中，第一通道具有惯性集中区域以朝所述通道的侧移动行进通过第一通 道的溶液中的细胞。多个捕捉器沿第一通道的长度安置在惯性集中区域下游。每一捕捉 器的大小适用于在溶液流过第一通道时促进捕捉器内的涡流以将细胞捕捉在捕捉器中。 通道的出口设置在所述多个捕捉器下游。电极耦合到相对的捕捉器的端部以跨捕捉器施 加适用于分子到细胞中的电穿孔的电场。

附图说明

图1是根据实例实施例的电穿孔系统的方框图俯视图。

图2是根据实例实施例的用于跨捕捉器产生大致上均匀电场的电极的透视图。

图3是说明根据实例实施例的捕捉细胞及执行电穿孔的方法的流程图。

图4是根据实例实施例的具有替代电极结构的电穿孔系统的方框透视图。

图5是根据实例实施例的具有图案化电极结构的电穿孔系统的方框透视图。

图6是根据实例实施例的一侧上具有捕捉器的通道的方框图。

图7是根据实例实施例的替代侧上具有捕捉器的通道的方框图。

图8是一或多个实例实施例中的用于实施控制功能的计算机系统的方框示意图。

具体实施方式

在以下详细描述中，参考形成详细描述的一部分的附图，且在附图中通过说明的方 式展示可实践的特定实施例。此类实施例经足够详细描述以使得所属领域技术人员能够 实践本发明，且应了解可利用其它实施例，且在不脱离本发明的范围的情况下可作出结 构、逻辑及电改变。实例实施例的以下描述因此不应被视为限制意义，且本发明的范围 由随附权利要求书界定。

在一个实施例中，本文中描述的功能或算法可在软件或软件与人类实施程序的组合 中实施。软件可由存储在例如存储器或其它类型的存储装置的计算机可读媒体上的计算 机可执行指令组成。此外，此类功能对应于模块，所述模块是软件、硬件、固件或其任 何组合。多个功能可按照需要在一或多个模块中执行，且所描述实施例仅仅是实例。软 件可在数字信号处理器、ASIC、微处理器或在计算机系统(例如个人计算机、服务器或 其它计算机系统)上操作的其它类型的处理器上执行。