[实用新型]一种流式电穿孔装置

说明书

本实用新型涉及一种流式电穿孔装置，包括支架和限定流体流动通道的平面电极，两片平面电极平行嵌入支架，所述平面电极包括设置与高压脉冲电源有电联系的装置，从而使沿所述流体流动通道移动的流体经历脉冲电场；通过优化支架结构中的形状，使细胞‑生物活性物质混悬液能够均匀地进入电穿孔室，同时电击处理后的细胞及电转产生的其他物质也能够顺利地从电穿孔室排出。本实用新型所述的流式电穿孔装置能够用于超大体积细胞液处理，显著提高电转染效率的同时显著提高细胞的存活率。

技术领域

本实用新型涉及电穿孔领域，特别是涉及流式电穿孔装置，通过电场将流动的生物活性物质递送进流动的活细胞的方法和装置。

背景技术

电穿孔现象是20世纪70年代发现的，利用电场处理细胞，形成微孔，但是不对细胞造成永久性的损伤，微孔可自行复位。这项发现使生物活性物质进入细胞成为可能。已有的研究发现，有四个现象可能在电穿孔的过程中起作用。第一个现象是绝缘击穿。绝缘击穿指的是高电场在细胞膜上产生小的微孔或洞的能力。一旦产生微孔，细胞就可以荷载生物活性物质。第二个现象是绝缘聚束效应，它指的是在均匀的电场中通过泡囊的堆放产生相互自吸引。第三个现象是泡囊融合。泡囊融合指的是通过绝缘击穿产生微孔的生物泡囊的膜在近距离内与其在绝缘击穿位点处结合在一起的趋势。第四个现象是在高频电场存在下细胞沿着它们的一个轴排列成一条直线的趋势。因此，为了荷载和卸下细胞泡囊，电穿孔涉及在泡囊旋转预定位，泡囊穿孔和泡囊的介电常数中的应用。

在现有技术中可得到的电穿孔室大多被设计为仅在静态使用，这些静态的电穿孔室受体积的限制，不适于处理大量的样品，也不能使用高压或重复的充电。为了进行大体积处理细胞，发展出了流式电穿孔室。

流式电穿孔指的是这样的过程，其包括：将细胞的悬浮液和外源的生物活性物质的混悬液转移到由流体室或流体流道构成的设备中；所述流体室或流体流道由沿着流体室或流体流道的侧面设置、并且被配置为、使所述流体室或流体流道内的混合液受到适合于电穿孔的电场作用的电极构成；以及将经过电穿孔的细胞悬浮液从设备中转移出。该方法对于大规模体积的细胞特别有效。

一般来说，用于流式电穿孔的装置包含两个平面电极，要进行电穿孔的细胞悬液持续而稳定地流过两个电极之间，直到整个细胞悬液都进行了电穿孔。流式电穿孔装置包含带电极和接口的电穿孔室，细胞悬液可通过接口注入。电极与能给电极提供高压脉冲的电路相连。高压脉冲由程序控制计算机控制。现在已开发出了流式电穿孔系统，该系统能够对较大体积的细胞进行电穿孔，获得导入目的分子的活细胞。但是，目前成功商业化的流式电穿孔仪却极为少见，一方面与市场的需求有直接的关联，另一方面是由于电穿孔的效率和产品的稳定性有关。

流式电穿孔的条件因细胞类型的不同而不同，还因期望导入到细胞内的分子的类型不同而不同。对于任何一个特定类型的细胞来说，都存在一个最佳的处理条件，其中包括最佳电压、脉冲宽度，最佳时间间隔、脉冲次数进行脉冲。为了使施加到细胞上的电脉冲次数达到最佳，在使用本领域所描述的流式电穿孔装置时，细胞悬液通过电穿孔室、在电极之间的流速以及脉冲的频率都是可以选择的，从而对一定体积的细胞悬液进行最佳次数的脉冲。例如，对于一个特定细胞来说，如果已知每个细胞上施加的最佳脉冲数是2，通过电穿孔室的体积是1ml，那么，流速就设定为每一单位时间1ml，每一单位时间内施加的脉冲次数为2。如果以这种方式进行电穿孔，在这个例子中每个细胞就会受到2次脉冲。但是，细胞悬液通过电穿孔室的水动力学流动会导致细胞以不同的速率通过室以及在电极之间流动。由于离室壁远的地方比靠近室壁的地方流速高，因此，在电极之间向液流中心流动的细胞通过电极之间的区域所需要的时间会低于单位时间，其受到的脉冲次数可能会少于2次，而靠近室壁流动的细胞通过电极之间的区域所需要的时间会高于单位时间，其受到的脉冲次数可能高于2次。由于在这个例子中每个细胞受到的最佳脉冲次数为2次，但是，很明显并不是每个细胞都受到了最佳次数的脉冲，因此，细胞悬液的整体电穿孔效果就不是最佳的。