[发明专利]细胞电融合培养芯片和装置、细胞电融合的方法

说明书

本发明提出了细胞电融合培养芯片、细胞电融合培养装置和细胞电融合的方法。该细胞电融合培养芯片包括：基底；至少一个第一叉指电极和至少一个第二叉指电极，设置在基底的上表面，且每个第一叉指电极具有至少一个第一凸出电极，每个第二叉指电极具有至少一个第二凸出电极；捕获层，覆盖至少一个第一叉指电极和至少一个第二叉指电极且具有至少一个捕获孔，捕获孔贯穿捕获层；培养层，覆盖捕获层，培养层的下表面与捕获层的上表面之间限定有腔体，且培养层还设置有两个进出口和至少一个培养孔，进出口贯穿培养层且用于细胞悬浮液的进出，培养孔不贯穿培养层且与捕获孔正对设置；其中，腔体通过捕获孔与部分的第一凸出电极和部分的第二凸出电极相连。

技术领域

本发明涉及细胞融合技术领域，具体的，本发明涉及细胞电融合培养芯片、细胞电融 合培养装置和细胞电融合的方法。

背景技术

现阶段，多倍体癌细胞(每个染色体都有两个以上副本的细胞)比大多数其他癌细胞 体积更大，对化疗和放疗具有抵抗力，并且与疾病复发有关。这些巨细胞比其他癌细胞更 硬，而且能够移动得更远，这可能有助于解释它们与更严重疾病相关的原因。多倍体癌细 胞通常来源于癌细胞的异常分裂，也可以通过细胞融合的方式人工制备。

细胞融合，是指在人工诱导或者自发的情况下，两个细胞或者原生质体融合形成一个 细胞，在遗传物质的研究方面有着重要的意义。细胞电融合技术是通过外界电场控制两个 或多个细胞融合变成一个单核或多核杂合细胞的方法。相较于生物、化学和物理等诱导融 合技术而言，细胞电融合技术具有效率较高、操作简便、对细胞无毒害等优点，逐渐成为 了生物工程研究领域的重要手段。

微流控芯片具有高通量、消耗试样和试剂极少等特点，因而被广泛应用于生物、化学、 医学领域的分析与检测。基于微流控技术的细胞融合器件能够在消耗少量试剂的同时，短 时间内实现对大量细胞的稳定融合。

操纵细胞是实现细胞融合的前提，细胞按照需要实现配对。介电泳是电介质在非匀强 电场中受力的现象，常被用来操纵流体中的微小颗粒。介电泳力的存在不需要物体本身带 电。所有粒子在电场环境里都存在介电泳现象，然而力的大小很大程度取决于物质和粒子 的电学性质，粒子的形状和大小，以及场强变化率。因此，特定频率的电场可以有选择性 地控制特定粒子。借助介电泳力，我们能够更加方便地实现对细胞的操纵。

单细胞的分析在细胞生物学的研究中越来越占据重要地位。对于细胞融合而言，如果 能够追踪融合后单个融合细胞的生长情况，无疑对评价细胞融合的效果与融合细胞的研究 有着重大的意义。但现有的基于微流控技术的细胞融合器件大多只能实现原位培养分析， 不能有效区分不同细胞生长形成的群落，且融合细胞的生长会受到未融合细胞的干扰。基 于此我们提出了一种基于电融合原理的细胞融合器件，使用介电泳力实现高通量高效率的 细胞捕获与配对，并能在融合之后实现对单个融合细胞的培养分析。

发明内容

本发明是基于发明人的下列发现而完成的：

本发明人在研究过程中发现，现有的融合技术还存在以下问题：1)细胞配对的不稳定 性：因细胞易受流体力等外力的影响，细胞的分布难以被精确控制。常用的细胞电融合器 件都是利用细胞极化后的互相吸引作用使其相连成串。由于细胞极化的效果不一，因此在 这种细胞电融合器件中难以精确控制细胞成串的数目，从而对细胞融合的效果产生较大影 响。2)对细胞的不可逆伤害：常用的化学、生物等细胞融合方法融合效率较低且对细胞伤 害较大。而常见的细胞电融合器件在工作时，细胞与电极直接接触，易对细胞造成损伤。3) 融合结果分析的不便利性：常用的细胞融合器件需要将融合细胞取出后才能进行后续的培 养分析，难以跟踪单个融合细胞的生长状况。