[发明专利]一种利用蠕动泵压缩空气控制溶液流速均匀稳定的方法

说明书

本发明公开了一种利用蠕动泵压缩空气控制溶液流速均匀稳定的方法，包括蠕动泵、软管、空气过滤器、储液瓶、瓶塞、导管、立体电极装置和流式电转染室。蠕动泵通过压缩空气，使储液瓶中产生一定的压力，通过空气的压力来推动细胞悬液进行流式电转染，不会直接挤压细胞悬液，降低了液体流动对细胞造成的损伤，为高通量持续进行流式电转染提供了条件。方法具有结构简单、零件易加工，操作安装方便，降低了设备故障率，减轻了劳动强度，提高了生产效率，制造成本显著降低，无环境污染，市场前景广阔，便于推广使用的优点。

技术领域

本发明涉及一种用于控制溶液流速的方法，特别是涉及一种利用蠕动泵压缩空气控制溶液流速均匀稳定的方法。

背景技术

自从二十世纪七十年代早期开始，电转染就被应用于将分子插入动物或植物细胞内。研究者证实，当细胞暴露于瞬时高压脉冲电场中时，由高压电场造成的细胞膜局部破裂会使细胞膜通透性升高，从而在细胞膜表面会形成通道，这些通道被称为电孔洞(electropore)。这些通道存在时间虽然短暂，但足以满足大分子物质如蛋白质或质粒DNA的进入或是流出。虽然细胞能够耐受在高电压下这些通道的形成，但是如果高压脉冲电压过高，或者电场持续时间过长，或者高压脉冲电场次数过多，在形成这些通道的同时，也会使细胞致死。

初期用于电转染的是用两个平行板电极，分别固定在容器内的两个壁上。将准备进行电转染的细胞悬液与希望导入到细胞内的分子混合，加入到电转染容器内，将其置于两个电极之间。为了提高细胞电转染的效果，在电极上施加一次或多次瞬时高电压脉冲，从而对电极之间的细胞悬液施以高压电场脉冲。然而由于平行板电极的间距较大，所需要的电压通常高达几百甚至数千伏，带来安全性及可靠性的问题，而且不可避免的会产生阴极效应，对细胞产生巨大伤害。后来出现的平面电极，虽然减小了电极间距，可以在较低电压下产生同等的电场强度并带来不错的电转染效果，但每次处理的细胞量小，完全不适合高通量的实验操作。

市场上也有采用立体式电极的电转染仪器，但多用于肿瘤或活体组织等临床方向。该类型的电极数量少，组合简单，有些甚至是使用两根针状作为立体式电极，符合活体组织的需要，容易刺入组织和活体，但难以使用到体外的细胞电转染，如悬浮细胞或贴壁细胞的实验操作中。

目前市场上最常见的电转染容器的容积小，期间需要多次重复操作，虽然这种重复在容器内加样进行电转染方法简单方便，但只能满足研究者进行小规模细胞电转染的要求，不适合高通量的细胞电转染。此方法是不可能保持无菌的，而且无法满足大体积的细胞电转染，重复加样也会拖长实际操作的时间，这些问题都不利于实验的完成。

在20世纪80年代，有研究者开始研究用于处理大体积细胞的流式电转染实验方法。一般来说，流式电转染采用的是改装后的平行板电极，将需要进行电转染的细胞悬液持续而稳定地流过两个电极之间，直到整个细胞悬液均进行了电转染，从而实现大体积的细胞电转染。当细胞悬液稳定流过两个电极之间时，细胞将会暴露在高电场脉冲中，脉冲持续提供且间隔固定。流式电转染方法包含带电极和细胞悬液出入口的电转染室，细胞悬液通过出入口与电转染室连接。但根据流体力学规律，流体通过平行板之间的通道时，通道中间与四周的流体有一定的速度差异，通道中间的流速要大于通道周围的流速，通道尺度越小，流速越大，这种效应也越明显。流体的这种效应会引入剪切力，会对细胞造成损伤，也是不利于电转染的实验流程。从实验通量来讲，希望平行板之间的体积越大越好，这可以通过增大电极间距实现；从施加的电压来讲，希望平行板之间的间距越小越好，可以降低脉冲电压，减小阴极效应；从流体力学的规律来讲，又不希望间距过小，需要将流体的剪切力小于足以损伤细胞的量级。因此用平行板来设计流式电转染室虽然比较简单的，但也会有诸多限制。